KR20140045716A - Method for preparing organic-inorganic alloy films and the organic-inorganic films prepared therefrom - Google Patents

Method for preparing organic-inorganic alloy films and the organic-inorganic films prepared therefrom Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for preparing an organic-inorganic alloy film and the organic-inorganic film prepared thereby, and more particularly, to a method for preparing an organic-inorganic alloy film and the organic-inorganic film prepared thereby, wherein the method includes the steps of: 1) applying trimethylaluminium to a substrate by means of molecular layer deposition, purging the substrate with nitrogen gas, applying p-phenylenediamine to the substrate by means of molecular layer deposition, and forming an organic-inorganic hybrid thin film on the substrate; and 2) applying trimethylaluminium again to the substrate on which the hybrid thin film is formed by means of atomic layer deposition, purging the substrate with nitrogen gas, and forming an Al2O3 thin film on the substrate by applying water to the substrate by means of atomic layer deposition. According to the present invention, the method for preparing the organic-inorganic alloy film and the organic-inorganic film prepared thereby can provide excellent electrical characteristics such as high dielectric properties, leakage current density characteristics, dielectric breakdown characteristics, and dielectric constant characteristics, and the like, structural flexibility through the existence of the organic portion, and excellent stability through the existence of the inorganic portion, thus being adequately used as a charge trap layer. [Reference numerals] (AA) Upper cycle N for alloy film; (BB) Lower cycle X for composite layer by MLD; (CC) Lower cycle Y for Al_2O_3 layer by MLD; (DD,HH) TMA alternating; (EE,GG,II,KK) Purging; (FF) PPD alternating; (JJ) Water alternating

Description

유무기 합금 필름의 제조방법 및 그로부터 제조된 유무기 합금 필름 {Method for preparing organic-inorganic alloy films and the organic-inorganic films prepared therefrom}Method for preparing organic-inorganic alloy film and organic-inorganic alloy film produced therefrom {Method for preparing organic-inorganic alloy films and the organic-inorganic films prepared therefrom}

본 발명은 원자층 증착법 및 분자층 증착법을 이용한 유무기 합금 필름의 제조방법 및 그로부터 제조된 유무기 합금 필름에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic alloy film using an atomic layer deposition method and a molecular layer deposition method, and an organic-inorganic alloy film produced therefrom.

원자층 증착 (ALD)은 자기-제한적 화학 흡착 (self-limiting chemisorption)을 통해 산화물, 질화물과 금속 박막을 포함하는 다양한 박막을 성장시키는 기상 증착 방법들 중 하나이다. ALD에서는 적당한 전구체 증기와 반응 가스를 이 전구체의 열분해를 회피하기에 온도가 충분히 낮게 유지되는 기판에 교대로 노출시키며, 전구체 증기의 노출과 반응 가스의 노출 사이 시간 동안에는 불활성 가스를 반응 챔버에 퍼징시킨다. 따라서, ALD 공정의 각 사이클은 일반적으로 전구체 노출-퍼징-반응 가스 노출-퍼징으로 이루어져 있다. 가스 분자 (즉, 전구체 증기 또는 반응 가스)와 표면 위의 반응성 기능기 (예를 들면 히드록실기 또는 화학 흡착된 유기 금속기) 사이에서 화학 흡착을 통해 필름 성장이 일어난다. 일단 빈 흡착 부위가 흡착 분자에 의해 포화되어 하나의 단층을 형성하게 되면 전구체 또는 반응 가스가 과량으로 단층에 화학적으로 흡착하지 않는다. 결과적으로 ALD에 의한 필름 성장은 자기 제한적이다.Atomic layer deposition (ALD) is one of the vapor deposition methods for growing a variety of thin films, including oxide, nitride and metal thin films, through self-limiting chemisorption. ALD alternately exposes the appropriate precursor vapor and reactant gas to a substrate that is kept sufficiently low to avoid pyrolysis of the precursor and purges the inert gas into the reaction chamber for a time between exposure of the precursor vapor and the reactant gas. . Thus, each cycle of the ALD process generally consists of precursor exposure-purging-reaction gas exposure-purging. Film growth occurs through chemisorption between gas molecules (ie, precursor vapors or reaction gases) and reactive functional groups (eg, hydroxyl groups or chemisorbed organometallic groups) on the surface. Once the empty adsorption site is saturated with adsorption molecules to form a single monolayer, the precursor or reaction gas does not chemically adsorb to the monolayer in excess. As a result, film growth by ALD is self-limiting.

이러한 자기 제한적 메커니즘 때문에, ALD는 일반적으로 탁월한 두께 제어, 대면적에 걸친 균일한 성장 및 3차원 구조 위에 컨포멀 필름 (conformal film)의 형성을 가능하게 한다. 또한, 2관능성 (bifunctional) 유기 단량체를 이용하여 유사한 자기-제한적 표면 반응을 폴리아미드와 폴리이미드와 같은 유기 폴리머 박막에 대해서 적용시킬 수도 있다 (George, S. M.,; Yoon, B.; Dameron, A. A. Acc . Chem . Res . 2009, 42, 498.; Yoshimura, T.; Tatsuura, S.; Sotoyama, W. Appl . Phys . Lett . 1991, 59, 482.; Bitzer, T.; Richardson, N. V. Appl . Phys . Lett . 1997, 71, 662.; Kim, A; Filler, M. A.; Km, S.; Bent, S. F. J. Am . Chem . Soc . 2005, 127, 6123.; Du, Y.; George, S. M. J. Phys . Chem . C 2007, 111, 8509.; Putkonen, M.; Harjuoja, J.; Sajavaara, T.; Niinisto, L. J. Mater . Chem . 2007, 17, 664.; Adamczyk, N. M.; Dameron, A. A.; George, S. M. Langmuir 2008, 24, 2081). 유기 폴리머 필름에 대한 이러한 ALD의 변형은 유기 전구체의 분자 단편이 각 ALD 사이클 중에 증착되기 때문에 분자층 증착 (MLD)으로 불리운다.Because of this self-limiting mechanism, ALD generally enables excellent thickness control, uniform growth over large areas, and the formation of conformal films over three-dimensional structures. Similar self-limiting surface reactions can also be applied to organic polymer thin films, such as polyamides and polyimides, using bifunctional organic monomers (George, SM; Yoon, B .; Dameron, AA). Acc . Chem . Res . 2009 , 42 , 498 .; Yoshimura, T .; Tatsuura, S .; Sotoyama, W. Appl . Phys . Lett . 1991 , 59 , 482 .; Bitzer, T .; Richardson, NV Appl . Phys . Lett . 1997 , 71 , 662 .; Kim, A; Filler, MA; Km, S .; Bent, SF J. Am . Chem . Soc . 2005 , 127 , 6123 .; Du, Y .; George, SM J. Phys . Chem . C 2007 , 111 , 8509 .; Putkonen, M .; Harjuoja, J .; Sajavaara, T .; Niinisto, L. J. Mater . Chem . 2007 , 17 , 664 .; Adamczyk, NM; Dameron, AA; George, SM Langmuir 2008 , 24 , 2081). This modification of ALD to organic polymer films is called molecular layer deposition (MLD) because molecular fragments of organic precursors are deposited during each ALD cycle.

유기층에 대한 MLD의 기능성과 무기 필름에 대한 ALD의 기능성은 유기-무기 하이브리드 또는 합금 필름에 대해 가능성을 제시한다. 종래에, 여러 연구진들이 금속 전구체 (예를 들면, 트리메틸알루미늄 (TMA), 디에틸아연, 티타늄 테트라클로라이드 및 지르코늄 테트라-t-부톡사이드)와 디올 (예를 들면, 에틸렌 글리콜) 사이의 일련의 반응들을 이용하여 메탈콘 (metalcones) (예를 들면 알루콘, 진콘, 티타니콘 및 지르콘)이라 불리우는 하이브리드 폴리머 필름을 보고한 바 있다 (Dameron, A. A.; Seghete, D.; Burton, B. B.; Davidson, S. D.; Cavanagh, A. S.; Bertrand, J. A.; George, S. M. Chem . Mater . 2008, 20, 3315.; Peng, Q.; Gong, B.; VanGundy R. M.; Parsons, G. N. Chem . Mater . 2009, 21, 820.; Yoon, B.; O'Patchen, J. L.; Seghete, D.; Cavanagh, A. S.; George, S. M. Chem . Vap . Deposition 2009, 15, 112.; George, S. M.; Lee, B. H.; Yoon, B.; Abdulagatov, A. I.; Hall, R. A. J. Nanosci . Nanotechnol . 2011. 11, 7948.; Hall, R. A.; Abdulagatov, A. I.; George, S. M. In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition; Nashville, Tennessee, October 30 - November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011). MLD에 의한 메탈콘류 외에도, 다양한 유기-무기 하이브리드 재료들이 유기 및 무기 부분의 독특한 성질들을 조합시킬 수 있는 가능성을 보유하기 때문에 박막 형성을 위한 재료로 연구되어 왔다 (George, S. M.; Lee, B. H.; Yoon, B.; Abdulagatov, A. I.; Hall, R. A. J. Nanosci . Nanotechnol . 2011. 11, 7948.; Hall, R. A.; Abdulagatov, A. I.; George, S. M. In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition; Nashville, Tennessee, October 30 - November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011).The functionality of MLDs for organic layers and the functionality of ALDs for inorganic films offers potential for organic-inorganic hybrids or alloy films. In the past, several researchers have described a series of reactions between metal precursors (eg trimethylaluminum (TMA), diethylzinc, titanium tetrachloride and zirconium tetra- t -butoxide) and diols (eg ethylene glycol). Have reported hybrid polymer films called metalcones (e.g., alucon, gincon, titanic and zircon) (Dameron, AA; Seghete, D .; Burton, BB; Davidson, SD; Cavanagh, AS; Bertrand, JA; George, SM Chem . Mater . 2008 , 20 , 3315 .; Peng, Q .; Gong, B .; VanGundy RM; Parsons, GN Chem . Mater . 2009 , 21 , 820 .; Yoon , B .; O'Patchen, JL; Seghete , D .; Cavanagh, AS; George, S. M. Chem Vap Deposition 2009, 15, 112 .; George, SM;.. Lee, BH; Yoon, B .; Abdulagatov, AI; Hall, RA J. Nanosci Nanotechnol 2011 11, 7948 .; Hall, RA;... Abdulagatov, AI; George, SM In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition ; Nashville, Tennessee, October 30-November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011). In addition to metal cones by MLD, various organic-inorganic hybrid materials have been studied as materials for thin film formation because of the possibility of combining the unique properties of organic and inorganic parts (George, SM; Lee, BH; Yoon). , B .; Abdulagatov, AI; Hall , RA J. Nanosci Nanotechnol 2011 11, 7948 .; Hall, RA;... Abdulagatov, AI; George, SM In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition ; Nashville, Tennessee, October 30-November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011).

유기-무기 복합 필름은 하소 (calcination)에 의해서 무기 원소들의 다공성 산화 필름을 얻고자 할 때, 스캐폴드 (scaffold)로 기능할 수 있다 (Liang, X.; Yu, M.; Li, J.; Jiang, Y. B.; Weimer, A. W. Chem . Commun . 2009, 7140). 투명한 전도성 필름과 유기 자성 필름과 같은 기능성 재료들이 MLD를 이용하여 최근에 연구되었으며 (Yoon, B.; Lee, Y.; Derk, A.; Musgrave, C. B.; George, S. M. ECS Trans. 2011, 33, 191.; Kao, C. Y.; Yoo, J. W.; Min, Y.; Epstein, A. J. ACS Appl. Mater . Interfaces 2012, 4, 137), MLD의 새로운 응용이 다양한 분야, 예를 들면 암 치료와 리소그래피 패턴화 분야에서 제안된 바 있다 (Yoshimura, T.; Yoshino, C.; Sasaki, K.; Sato, T.; Seki, M. IEEE J. Sel . Topics Quantum Electron. 2011, 18, 1192.; Zhou, H.; Bent, S. F. ACS Appl . Mater . Interfaces 2011, 3, 505). 그러나, 유기-무기 복합 필름은 필름 내에 불안정한 유기 부분의 존재로 인해 다소 공기에 민감하기 때문에 그 응용이 제한적이다. 따라서, MLD 필름의 안정성을 개선하기 위하여 유기 부분의 가교화 또는 ALD 무기 층에 의한 MLD 복합 층의 합금화가 시도되어 왔다 (George, S. M.; Lee, B. H.; Yoon, B.; Abdulagatov, A. I.; Hall, R. A. J. Nanosci . Nanotechnol . 2011. 11, 7948.; Hall, R. A.; Abdulagatov, A. I.; George, S. M. In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition; Nashville, Tennessee, October 30 - November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011.; Lee, B. H.; Im, K. K.; Lee, K. H.; Im, S.; Sung, M. M. Thin Solid Films 2009, 517, 4056.; Loscutoff, P. W.; Zhou, H.; Clendenning, S. B.; Bent, S. F. ACS Nano 2010, 4, 331.; Lee, B. H.; Yoon, B.; Anderson, V. R.; George, S. M. J. Phys . Chem . C 2012, 116, 3250).The organic-inorganic composite film can function as a scaffold when it is desired to obtain a porous oxide film of inorganic elements by calcination (Liang, X .; Yu, M .; Li, J .; Jiang, YB;... Weimer , A. W Chem Commun 2009, 7140). Functional materials such as transparent conductive films and organic magnetic films have been recently studied using MLD (Yoon, B .; Lee, Y .; Derk, A .; Musgrave, CB; George, SM ECS Trans. 2011 , 33 , 191 .; Kao, CY; Yoo, JW;.. Min, Y .; Epstein, AJ ACS Appl Mater Interfaces 2012, 4, 137), a wide range of new applications for MLD, for example, treating cancer and lithographic patterned areas It has been proposed in (Yoshimura, T .; Yoshino, C .; Sasaki, K .; Sato, T .; Seki, M. IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 2011 , 18 , 1192 .; Zhou, H .; Bent, SF ACS Appl . Mater . Interfaces 2011 , 3 , 505). However, their application is limited because organic-inorganic composite films are somewhat air sensitive due to the presence of unstable organic moieties in the film. Accordingly, crosslinking of organic moieties or alloying of MLD composite layers with ALD inorganic layers have been attempted to improve the stability of MLD films (George, SM; Lee, BH; Yoon, B .; Abdulagatov, AI; Hall, RA J. Nanosci Nanotechnol 2011 11, 7948 .; Hall, RA;... Abdulagatov, AI; George, SM In AVS 58 th Annual International Symposium and Exhibition ; Nashville, Tennessee, October 30-November 4, 2011; AVS, Chico CA, 2011 .; Lee, BH; Im, KK; Lee, KH; Im, S .; Sung, MM Thin Solid Films 2009 , 517 , 4056 .; Loscutoff, PW; Zhou, H .; Clendenning, SB; Bent, SF ACS Nano 2010 , 4 , 331 .; Lee, BH; Yoon, B .; Anderson, VR; George, SM J. Phys . Chem . C 2012 , 116 , 3250).

George 등은 최근에 알루콘 MLD 층과 Al2O3 ALD 층을 혼합하여 밀도를 조율할 수 있는 합금 필름을 얻을 수 있다고 보고하였다 (Yoon, B.; Anderson, V. R.; George, S. M. J. Phys . Chem . C 2012, 116, 3250). 알루콘 MLD 필름은 통상적으로 Al2O3 ALD 필름 보다 밀도가 낮기 때문에 반응 순서에서 ALD 및 MLD 사이클의 상대적인 수를 조절하여 합금 필름의 밀도를 변화시킬 수 있다. 이는 높은 k의 박막에서 유전 상수와 누설 전류를 절충하기 위한 전형적인 방법이다.George et al. Recently reported that alloy films that can adjust density can be obtained by mixing an alucon MLD layer and an Al 2 O 3 ALD layer (Yoon, B .; Anderson, VR; George, SM J. Phys . Chem . C 2012 , 116 , 3250). Since alucon MLD films are typically less dense than Al 2 O 3 ALD films, the density of the alloy films can be varied by controlling the relative number of ALD and MLD cycles in the reaction sequence. This is a typical way to trade off dielectric constant and leakage current in high k thin films.

최근에는, 유기 박막 트랜지스터 (OTFT)가 연성 전자공학의 유망한 구성 요소로서 큰 관심을 얻고 있으며, 따라서, MLD에 의한 유기-무기 복합 또는 합금 필름이 OFTF에서 게이트-유전체 또는 반도체 필름으로서 채용될 수 있다는 사실도 입증된 바 있다 (Lee, B. H.; Ryu, M. K.; Choi, S. Y.; Lee, K. H.; Im, S.; Sung, M. M. J. Am . Chem . Soc . 2007, 129, 16034.; Yoon, B.; Seghete, D.; Cavanagh, A. S.; George, S. M. Chem . Mater . 2009, 21, 5365.; Lee, B. H.; Im, K. K.; Lee, K. H.; Im, S.; Sung, M. M. Thin Solid Films 2009, 517, 4056.; Lee, B. H.; Lee, K. H.; Im, S.; Sung, M. M. J. Nanosci . Nanotechnol . 2009, 9, 6962.; Park, Y.; Han, K. S.; Lee, B. H.; Cho, S.; Lee, K. H.; Im, S.; Sung, M. M. Org. Electron . 2011, 12, 348).In recent years, organic thin film transistors (OTFTs) have gained great attention as promising components of flexible electronics, and therefore, organic-inorganic composite or alloy films by MLD can be employed as gate-dielectric or semiconductor films in OFTF. Facts have also been demonstrated (Lee, BH; Ryu, MK; Choi, SY; Lee, KH; Im, S .; Sung, MM J. Am . Chem . Soc . 2007 , 129 , 16034 .; Yoon, B. Seghete, D .; Cavanagh, AS; George, SM Chem . Mater . 2009 , 21 , 5365 .; Lee, BH; Im, KK; Lee, KH; Im, S .; Sung, MM Thin Solid Films 2009 , 517 , 4056 .; Lee, BH; Lee, KH; Im, S .; Sung, MM J. Nanosci . Nanotechnol . 2009 , 9 , 6962 .; Park, Y .; Han, KS; Lee, BH; Cho, S .; Lee, KH; Im, S .; Sung, MM Org. Electron . 2011 , 12 , 348).

본 발명은 우수한 유전성, 누설 전류밀도 특성, 유전파괴장 특성 및 유전상수 특성 등과 같은 뛰어난 전기적 특성을 갖고, 유기 부분의 존재로 인해서 구조적 유연성을 가지며, 무기 부분의 존재로 인해서 우수한 안정성을 갖기 때문에 다양한 전기소자의 전하 포획층으로 사용되기에 적합한 유무기 합금 필름의 제조방법 및 그로부터 제조된 유무기 합금 필름을 제공하고자 한다.The present invention has excellent electrical properties such as excellent dielectric properties, leakage current density characteristics, dielectric breakdown characteristics and dielectric constant characteristics, structural flexibility due to the presence of organic parts, and excellent stability due to the presence of inorganic parts. An object of the present invention is to provide an organic-inorganic alloy film suitable for use as a charge trapping layer of an electric device, and an organic-inorganic alloy film prepared therefrom.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위해서,In order to solve the first problem,

1) 분자층 증착법에 의해서 기판 상에 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 분자층 증착법에 의해서 p-페닐렌디아민을 처리함으로써 상기 기판 상에 유무기 하이브리드 박막을 형성하는 단계; 및1) treating trimethylaluminum on the substrate by molecular layer deposition, purging with nitrogen gas, and then treating p-phenylenediamine by molecular layer deposition to form an organic-inorganic hybrid thin film on the substrate; And

2) 상기 유무기 하이브리드 박막이 형성된 기판 상에 다시 원자층 증착법에 의해서 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 원자층 증착법에 의해서 물을 처리함으로써 상기 기판 상에 Al2O3 박막을 형성하는 단계2) Treating trimethylaluminum by atomic layer deposition on the substrate on which the organic-inorganic hybrid thin film is formed, purging with nitrogen gas, and treating water by atomic layer deposition, the Al 2 O 3 thin film on the substrate Forming steps

를 포함하는 유무기 합금 필름의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing an organic-inorganic alloy film comprising a.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유무기 하이브리드 박막의 두께는 0.1 내지 1 nm이며, 상기 Al2O3 박막의 두께는 0.1 내지 1 nm일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the organic-inorganic hybrid thin film is 0.1 to 1 nm, the thickness of the Al 2 O 3 thin film may be 0.1 to 1 nm.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 단계를 1회 내지 5회 반복수행한 이후에, 상기 2) 단계를 1회 내지 10회 반복수행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, after step 1) is repeated once to 5 times, step 2) may be performed once to 10 times.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 단계의 반복 횟수와 상기 2) 단계의 반복 횟수 사이의 상대적 비율은 1 : 1 내지 1 : 10일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the relative ratio between the number of repetitions of step 1) and the number of repetitions of step 2) may be 1: 1 to 1:10.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 및 2) 단계를 포함하는 전체 단계를 1회 내지 100회 반복수행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the entire step including the steps 1) and 2) may be repeated once to 100 times.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 단계의 분자층 증착법에 있어서, 상기 트리메틸알루미늄의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s이고, 상기 p-페닐렌디아민의 투여량은 1×10-7mol/s 내지 1×10-5mol/s일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the molecular layer deposition method of step 1), the dose of trimethylaluminum is 1 × 10 -5 mol / s to 1 × 10 -3 mol / s, the p- The dosage of phenylenediamine may be 1 × 10 −7 mol / s to 1 × 10 −5 mol / s.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 2) 단계의 원자층 증착법에 있어서, 상기 트리메틸알루미늄의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s이고, 상기 물의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the atomic layer deposition method of step 2), the dose of trimethylaluminum is 1 × 10 -5 mol / s to 1 × 10 -3 mol / s, and the administration of water The amount may be 1 × 10 −5 mol / s to 1 × 10 −3 mol / s.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 단계 및 2) 단계의 질소 기체에 의한 퍼지 과정은 0.1초 내지 10분 동안 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the purge process by nitrogen gas of steps 1) and 2) may be performed for 0.1 seconds to 10 minutes.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 1) 단계는 100℃ 내지 400℃의 온도 및 100mTorr 내지 10Torr의 압력 조건이 유지된 분자층 증착장치 내에서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, step 1) may be performed in a molecular layer deposition apparatus maintained at a temperature of 100 ° C to 400 ° C and a pressure condition of 100 mTorr to 10 Torr.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 2) 단계는 100℃ 내지 400℃의 온도 및 100mTorr 내지 10Torr의 압력 조건이 유지된 원자층 증착장치 내에서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, step 2) may be performed in an atomic layer deposition apparatus maintained at a temperature of 100 ° C to 400 ° C and a pressure condition of 100 mTorr to 10 Torr.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판은 Si, 유리, 플라스틱 또는 금속으로 이루어진 기판일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the substrate may be a substrate made of Si, glass, plastic or metal.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위해서,In order to solve the second problem,

상기 방법에 의해서 제조된 유무기 합금 필름을 제공한다.It provides the organic-inorganic alloy film produced by the above method.

본 발명에 따르면, 우수한 유전성, 누설 전류밀도 특성, 유전파괴장 특성 및 유전상수 특성 등과 같은 뛰어난 전기적 특성을 갖고, 유기 부분의 존재로 인해서 구조적 유연성을 가지며, 무기 부분의 존재로 인해서 우수한 안정성을 갖기 때문에 다양한 전기소자의 전하 포획층으로 사용되기에 적합한 유무기 합금 필름의 제조방법 및 그로부터 제조된 유무기 합금 필름을 제공할 수 있다.According to the present invention, it has excellent electrical properties such as excellent dielectric properties, leakage current density characteristics, dielectric breakdown characteristics and dielectric constant characteristics, etc., has structural flexibility due to the presence of organic parts, and excellent stability due to the presence of inorganic parts. Therefore, it is possible to provide a method for preparing an organic-inorganic alloy film suitable for use as a charge trapping layer of various electric devices, and an organic-inorganic alloy film prepared therefrom.

도 1은 본 발명에 따른 유무기 합금 필름의 제조방법에 대한 개략적인 공정 사이클을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 유무기 합금 필름의 제조방법에 있어서, MLD 과정에 의해서 유무기 하이브리드 박막이 형성되는 표면 반응에 대한 개략도이다.
도 3은 PPD의 노출 시간에 따른 유무기 하이브리드 필름의 두께 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 400℃에서 성장시킨 복합 필름 (X = N = 50 및 Y = 0)의 공기 중 노출 시간에 따른 두께 증가율을 도시한 그래프이다.
도 5는 400℃에서 성장시킨 복합 필름 (X = N = 50 및 Y = 0) 및 1:4 합금 박막 필름의 X선 광전자 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 6은 400℃에서 성장시킨 X:Y 합금 필름의 두께 (채워진 원) 및 불균일율 (빈 원)을 도시한 그래프이다.
도 7은 400℃에서 성장시킨 1:4 합금 필름 (N = 20)의 PPD 노출시간에 따른 두께를 도시한 그래프이다.
도 8은 다양한 성장 온도에 있어서, 1:4 합금 필름의 두께 대 상위 사이클의 횟수를 도시한 그래프이다.
도 9는 1:4 합금 필름 (정방형), 복합 필름 (삼각형) 및 Al2O3 필름 (원형)의 성장 온도에 따른 성장속도를 도시한 그래프이다.
도 10은 Au/1:4 합금 (46 nm)/SiO2 (2 nm)/p-Si 커패시터로부터 측정된 (a) 전류 밀도-전기장 곡선과, (b) 정전용량-전압 곡선을 도시한 그래프이다.
도 11a는 본 발명에 따라서 제작된 플래시 메모리 커패시터 구조체의 단면에 대한 HR-TEM 영상이고, 도 11b는 -10 ~ 10 V (점선)와 -25 ~ 25 V (실선)의 스윕 범위에서 정규화 정전용량 대 인가 전압 곡선을 도시한 그래프이다 (삽입 그래프는 이력현상의 폭 대 스윕 범위를 나타냄).
도 12는 CTL로서 1:4 합금 필름을 갖는 메모리 커패시터의 기록 (채워진 원)과 소거 (빈 원) 특성을 도시한 그래프이다.
도 13은 10초간 20V를 인가함에 의해 메모리 커패시터에 포획된 전자의 보유 특성을 도시한 그래프이다.
1 is a view showing a schematic process cycle for the manufacturing method of the organic-inorganic alloy film according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the surface reaction of the organic-inorganic hybrid thin film is formed by the MLD process in the manufacturing method of the organic-inorganic alloy film according to the present invention.
3 is a graph showing the change in thickness of the organic-inorganic hybrid film with the exposure time of the PPD.
4 is a graph showing the thickness increase rate according to the exposure time in air of the composite film ( X = N = 50 and Y = 0) grown at 400 ℃.
FIG. 5 is a graph showing X-ray photoelectron spectra of a composite film ( X = N = 50 and Y = 0) and a 1: 4 alloy thin film grown at 400 ° C.
6 is a graph showing the thickness (filled circle) and non-uniformity rate (empty circle) of the X: Y alloy film grown at 400 ° C.
FIG. 7 is a graph showing the thickness according to the PPD exposure time of the 1: 4 alloy film (N = 20) grown at 400 ° C.
8 is a graph showing the thickness of a 1: 4 alloy film versus the number of top cycles at various growth temperatures.
9 is a 1: 4 alloy film (square), composite film (triangle) and Al 2 O 3 It is a graph showing the growth rate according to the growth temperature of the film (circular).
FIG. 10 is a graph showing (a) current density-field curves and (b) capacitance-voltage curves measured from Au / 1: 4 alloy (46 nm) / SiO 2 (2 nm) / p-Si capacitors. to be.
FIG. 11A is an HR-TEM image of a cross section of a flash memory capacitor structure fabricated in accordance with the present invention, and FIG. 11B is a normalized capacitance at a sweep range of -10 to 10 V (dotted line) and -25 to 25 V (solid line). It is a graph showing the applied voltage curve (insertion graph shows the width of the hysteresis versus the sweep range).
12 is a graph showing the write (filled circle) and erase (empty circle) characteristics of a memory capacitor having a 1: 4 alloy film as CTL.
FIG. 13 is a graph showing retention characteristics of electrons trapped in a memory capacitor by applying 20V for 10 seconds.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명에서는, 1) 분자층 증착법에 의해서 기판 상에 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 분자층 증착법에 의해서 p-페닐렌디아민을 처리함으로써 상기 기판 상에 유무기 하이브리드 박막을 형성하는 단계; 및 2) 상기 유무기 하이브리드 박막이 형성된 기판 상에 다시 원자층 증착법에 의해서 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 원자층 증착법에 의해서 물을 처리함으로써 상기 기판 상에 Al2O3 박막을 형성하는 단계를 포함하는 유무기 합금 필름의 제조방법을 제공한다.In the present invention, 1) trimethylaluminum is treated on a substrate by molecular layer deposition, purged with nitrogen gas, and then p-phenylenediamine is formed on the substrate by molecular layer deposition to form an organic-inorganic hybrid thin film on the substrate. Making; And 2) Al 2 O 3 thin film on the substrate by treating trimethylaluminum by atomic layer deposition, purging with nitrogen gas, and then treating water by atomic layer deposition on the substrate on which the organic-inorganic hybrid thin film is formed. It provides a method for producing an organic-inorganic alloy film comprising the step of forming a.

따라서, 본 발명에 따른 유무기 합금 필름의 제조방법은, 먼저 분자층 증착법 (MLD)에 의해서 유무기 하이브리드 박막을 형성하고, 다음으로 원자층 증착법에 의해서 Al2O3 박막을 형성하게 된다. 이와 같이 본 발명에 따른 유무기 합금 필름이 이중층 구조를 갖는 이유는, 유무기 하이브리드 박막이 MLD의 자기-제한적 성장 메카니즘 (self-limiting growth mechanism)에 의해서 성장될 수 있지만, 형성된 박막이 공기에 극히 민감하여 불안정하기 때문에 이를 안정화시킬 필요성이 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 MLD에 의해 형성된 유무기 하이브리드 박막을 Al2O3 박막과 합금화시킴으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.Therefore, in the method for producing an organic-inorganic alloy film according to the present invention, an organic-inorganic hybrid thin film is first formed by molecular layer deposition (MLD), and then an Al 2 O 3 thin film is formed by atomic layer deposition. The reason why the organic-inorganic alloy film according to the present invention has a double layer structure is that the organic-inorganic hybrid thin film can be grown by the self-limiting growth mechanism of the MLD, but the thin film formed is extremely in the air. Because it is sensitive and unstable, there is a need to stabilize it. Therefore, in the present invention, this problem was solved by alloying the organic-inorganic hybrid thin film formed by MLD with the Al 2 O 3 thin film.

도 1에는 TMA, PPD 및 물로부터 유무기 합금 필름을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에 대한 개략적인 공정 싸이클을 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 제조방법은 MLD에 의해서 유무기 하이브리드 박막을 제조하기 위한 하위 사이클 X 및 ALD에 의해서 Al2O3 박막을 합금화시키기 위한 하위 사이클 Y를 포함하며, 전체 유무기 합금 필름을 제조하기 위한 상위 사이클 N을 포함한다.1 shows a schematic process cycle for the process according to the invention for producing organic-inorganic alloy films from TMA, PPD and water. Referring to FIG. 1, the manufacturing method according to the present invention includes a sub cycle X for producing an organic-inorganic hybrid thin film by MLD and a sub cycle Y for alloying an Al 2 O 3 thin film by ALD. Higher cycle N for producing the alloy film.

본 발명에 있어서, MLD에 의해서 형성되는 상기 유무기 하이브리드 박막의 두께는 상기 하위 사이클 X의 횟수를 조절함으로써 조절될 수 있는데, 구체적으로는 0.1 내지 1nm의 두께로 조절될 수 있고, 마찬가지로 상기 Al2O3 박막의 두께는 상기 하위 사이클 Y의 횟수를 조절함으로써 조절될 수 있으며, 구체적으로 0.1 내지 1nm의 두께로 조절될 수 있다. 유무기 하이브리드 박막의 두께가 0.1nm 미만인 경우에는 전하 저장 능력이 현저히 떨어지는 문제점이 있고, 1nm를 초과하는 경우에는 실질적으로 합금 박막이라기 보다는 나노라미네이트 박막이 생성되는 문제점이 있어서 바람직하지 않으며, Al2O3 박막의 두께가 0.1nm 미만인 경우에는 하이브리드 박막의 안정성 개선 효과가 미약하다는 문제점이 있고, 1nm를 초과하는 경우에는 전술한 바와 마찬가지로, 나노라미네이트 박막이 생성되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다. 따라서, 상기 두께 범위를 고려할 때, 상기 1) 단계는 1회 내지 5회 반복수행될 수 있고, 상기 2) 단계는 1회 내지 10회 반복수행될 수 있다.In the present invention, the thickness of the organic-inorganic hybrid thin film formed by MLD can be adjusted by adjusting the number of times the sub-cycle X, specifically can be adjusted to a thickness of 0.1 to 1nm, likewise Al 2 The thickness of the O 3 thin film may be adjusted by adjusting the number of times of the sub cycle Y, and specifically, may be adjusted to a thickness of 0.1 to 1 nm. If the thickness of the organic-inorganic hybrid thin film is less than 0.1nm, there is a problem that the charge storage capacity is significantly lowered, and if it exceeds 1nm, there is a problem that the nano-laminate thin film is generated rather than the alloy thin film is not preferable, Al 2 O When the thickness of the 3 thin film is less than 0.1 nm, there is a problem that the stability improvement effect of the hybrid thin film is weak, and when it exceeds 1 nm, as described above, there is a problem in that the nanolaminate thin film is generated, which is not preferable. Therefore, in consideration of the thickness range, step 1) may be repeated once to five times, and step 2) may be repeated once to ten times.

특히, 상기 1) 단계의 반복 횟수 (X)와 상기 2) 단계의 반복 횟수 (Y) 사이의 상대적 비율을 조절함으로써 유무기 하이브리드 박막에 대한 Al2O3 박막의 상대적 두께 비율을 조절할 수 있는데, 이러한 비율이 1 : 1 내지 1 : 10의 범위 내에 있는 경우에 우수한 전기적 특성 및 구조적 안정성을 동시에 달성할 수 있다는 효과가 있다.In particular, by adjusting the relative ratio between the number of repetitions (X) of step 1) and the number of repetitions (Y) of step 2), it is possible to adjust the relative thickness ratio of the Al 2 O 3 thin film to the organic-inorganic hybrid thin film, When the ratio is in the range of 1: 1 to 1:10, there is an effect that excellent electrical properties and structural stability can be simultaneously achieved.

본 발명에 따른 합금 필름의 전체적 두께는 도 1에 있어서 N의 수치를 조절함으로써 조절될 수 있는데, 구체적으로는, 상기 1) 및 2) 단계를 포함하는 전체 단계를 1회 내지 100회 반복수행할 수 있지만, 목표하는 두께가 더 두꺼울 경우 추가적인 반복수행도 가능하다.The overall thickness of the alloy film according to the present invention can be adjusted by adjusting the value of N in Figure 1, specifically, to repeat the entire step including the steps 1) and 2) 1 to 100 times. However, additional iterations are possible if the target thickness is thicker.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 유무기 하이브리드 박막의 MLD 과정의 표면 반응에 대한 개략도가 도시되어 있다. 유무기 하이브리드 박막은 전술한 바와 같이 기판 상에 MLD에 의해서 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체에 의한 퍼징 과정을 거친 다음, 다시 MLD에 의해서 p-페닐렌디아민 (PPD)을 처리함으로써 형성되는데, 이때 트리메틸알루미늄 처리에 의한 제1 반응이 완료되면 기판 표면 위의 아미노기에 알루미늄이 부착되고, 메탄이 부산물로서 방출된다. 이어서, 질소 퍼징 과정 이후에 PPD 처리에 의한 제2 반응이 완료되면 알루미늄에 페닐렌디아민이 부착되고, 다시 메탄이 부산물로서 방출된다. 이때, 페닐렌디아민의 아민기가 노출되므로, 동일한 과정을 거치는 다음 사이클이 반복될 수 있게 된다.2, in the manufacturing method according to the present invention, a schematic diagram of the surface reaction of the MLD process of the organic-inorganic hybrid thin film is shown. The organic-inorganic hybrid thin film is formed by treating trimethylaluminum by MLD on the substrate as described above, purging with nitrogen gas, and then treating p-phenylenediamine (PPD) with MLD. Upon completion of the first reaction by trimethylaluminum treatment, aluminum is attached to an amino group on the substrate surface and methane is released as a byproduct. Subsequently, when the second reaction by PPD treatment is completed after the nitrogen purging process, phenylenediamine is attached to aluminum and methane is released as a by-product. At this time, since the amine group of phenylenediamine is exposed, the next cycle through the same process can be repeated.

상기 MLD에 의한 트리메틸알루미늄 및 p-페닐렌디아민의 처리에 있어서, 상기 트리메틸알루미늄의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s일 수 있고, 상기 p-페닐렌디아민의 투여량은 1×10-7mol/s 내지 1×10-5mol/s일 수 있다. TMA의 투여량이 상기 범위 미만인 경우에는 TMA 공급시간이 지나치게 길어지는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 전구체의 과소비를 초래하는 문제점이 있으며, 페닐렌디아민의 투여량이 상기 범위 미만인 경우에도 페닐렌디아민의 공급시간이 지나치게 길어지는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에도 역시 과량 공급으로 인한 페닐렌디아민의 낭비라는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.In the treatment of trimethylaluminum and p-phenylenediamine by the MLD, the dosage of trimethylaluminum may be 1 × 10 −5 mol / s to 1 × 10 −3 mol / s, and the p-phenylene The dosage of diamine may be 1 × 10 −7 mol / s to 1 × 10 −5 mol / s. If the dose of TMA is less than the above range, there is a problem that the TMA supply time is too long, and if it exceeds the above range, there is a problem of excessive consumption of the precursor, even if the dose of phenylenediamine is less than the above range There is a problem that the supply time of the diamine is too long, and even if it exceeds the above range, there is also a problem of waste of phenylenediamine due to excessive supply, which is not preferable.

또한, 본 발명의 1) 단계 및 2) 단계, 즉 MLD 및 ALD에 있어서, 질소 기체에 의한 퍼지 과정은 0.1초 내지 10분 동안 수행될 수 있는데, 퍼지 과정이 너무 짧은 경우에는 자기제한적인 성장 거동이 나타나지 않는 문제점이 있고, 너무 긴 경우에는 퍼지가스를 낭비하게 되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.In addition, in steps 1) and 2) of the present invention, that is, MLD and ALD, the purge process by nitrogen gas may be performed for 0.1 second to 10 minutes, and self-limiting growth behavior when the purge process is too short. There is a problem that does not appear, and if it is too long, there is a problem that wastes the purge gas is not preferable.

한편, 본 발명에 따른 제조방법에 사용되는 분자층 증착장치 및 원자층 증착장치의 공정 조건은 양자 모두 100℃ 내지 400℃의 온도 및 100mTorr 내지 10Torr의 압력 조건으로 유지될 수 있다.On the other hand, the process conditions of the molecular layer deposition apparatus and atomic layer deposition apparatus used in the manufacturing method according to the present invention can be maintained both at a temperature of 100 ℃ to 400 ℃ and pressure conditions of 100mTorr to 10Torr.

본 발명은 다양한 전자 소자용 기판에 적용가능한데, 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 Si, 유리, 플라스틱 또는 금속과 같은 재질의 다양한 기판에 적용가능하다.The invention is applicable to a variety of substrates for electronic devices, but is not limited to, for example, a variety of substrates of a material such as Si, glass, plastic or metal.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해서 제조된 유무기 합금 필름을 제공하는데, 본 발명에 따른 합금 필름은 하기 실시예로부터도 알 수 있는 바와 같이, 우수한 유전성, 누설 전류밀도 특성, 유전파괴장 특성 및 유전상수 특성 등과 같은 뛰어난 전기적 특성을 갖고, 더불어 우수한 안정성을 갖기 때문에, 다양한 전기소자에 있어서 전하 포획층으로 사용되기에 적합하다.In addition, the present invention provides an organic-inorganic alloy film prepared by the above method, the alloy film according to the invention can be seen from the following examples, excellent dielectric properties, leakage current density characteristics, dielectric breakdown characteristics and Since it has excellent electrical properties such as dielectric constant properties and excellent stability, it is suitable for use as a charge trapping layer in various electric devices.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

재료 및 기기Materials and equipment

층류형 (laminar flow type) ALD 반응기 (ATOMIC-CLASSIC 2nd edition, CN-1 Co., Ltd.)를 이용하여 저항률이 5 ~ 20 Ω-cm인 붕소 도핑된 p-형 (100) Si 웨이퍼 상에 모든 박막을 성장시켰다. 본 실시예에서 사용한 반응기는 6 인치 웨이퍼를 처리할 수 있지만, 5개의 정방형 시편 (2×2 cm2)을 6인치 기판 고정장치의 중앙, 좌측, 우측, 상부 및 하부 위치에 장착하여 6인치 웨이퍼 내 불균일성을 평가하였다. 자연적인 산화막을 제거하지 않고 시편을 사용하였다. TMA (UP Chemical Co., Ltd)와 물은 상온에서 외부 금속용기 (canister)로부터 기화시켜 운반 가스 없이 솔레노이드 밸브를 통해 반응기로 유도하였다. TMA와 물의 투여량은 각각 ~1.0×10-4 및 ~7.2×10-5 mol/s이었다. PPD (Sigma-Aldrich)를 145℃에서 고순도 (99.999 %) N2 (100 표준 입방 센티미터/분, sccm)로 기화시키고 ~2.8×10-6 mol/s의 투여량으로 반응기로 운반하였다. 반응기를 퍼징하기 위하여 400 sccm의 유속으로 고순도 N2 가스를 이용하였다. 모든 운반 라인을 120℃로 유지하였다. 열전쌍이 삽입된 6인치 웨이퍼로 조정한 시편 온도를 200 ~ 400℃의 온도 범위에서 결정하였다. 반응기의 기저 압력은 10 mTorr 미만이었고, 200 ~ 600 mTorr의 작동 압력 범위에서 ALD를 진행하였다.Using a laminar flow type ALD reactor (ATOMIC-CLASSIC 2nd edition, CN-1 Co., Ltd.) on boron doped p -type (100) Si wafers with resistivity of 5 to 20 Ω-cm All thin films were grown. Although the reactor used in this example can handle 6 inch wafers, 6 square wafers are mounted by placing five square specimens (2 × 2 cm 2 ) in the center, left, right, top and bottom positions of the 6 inch substrate fixture. The nonuniformity was evaluated. The specimen was used without removing the natural oxide film. TMA (UP Chemical Co., Ltd) and water were vaporized from an external metal canister at room temperature and led to a reactor through a solenoid valve without a carrier gas. The doses of TMA and water were ˜1.0 × 10 −4 and ˜7.2 × 10 −5 mol / s, respectively. PPD (Sigma-Aldrich) at high purity (99.999%) N 2 at 145 ° C (100 standard cubic centimeters per minute, sccm) and delivered to the reactor at a dosage of ˜2.8 × 10 −6 mol / s. High purity N 2 gas was used at a flow rate of 400 sccm to purge the reactor. All conveying lines were kept at 120 ° C. Specimen temperatures adjusted with thermocouple inserted 6 inch wafers were determined in a temperature range of 200-400 ° C. The base pressure of the reactor was less than 10 mTorr, and ALD was run in the operating pressure range of 200 to 600 mTorr.

분자층 증착법에 의해서 형성된 유무기 하이브리드 박막은 TMA (1초)와 PPD (도 3과 7을 제외하고는 7초)를 교대로 노출시킴으로써 성장시켰고, 이러한 분자층 증착 순서에 있어서 TMA와 PPD의 퍼징 시간은 각각 30 및 60초였다. 원자층 증착법에 의해서 형성된 Al2O3 박막은 각각 Al 전구체와 반응 가스로서 TMA와 물로부터 증착하였다. TMA 및 물을 1초 동안 교번한 후, 반응기를 10초 동안 퍼징하였다.The organic-inorganic hybrid thin film formed by molecular layer deposition was grown by alternately exposing TMA (1 second) and PPD (7 seconds except FIGS. 3 and 7), and purging the TMA and PPD in this molecular layer deposition sequence. The time was 30 and 60 seconds respectively. Al 2 O 3 thin films formed by atomic layer deposition were deposited from TMA and water as Al precursors and reactive gases, respectively. After alternating TMA and water for 1 second, the reactor was purged for 10 seconds.

성장시킨 필름들의 두께는 분광타원해석기 (SE, MG-1000, NanoView)로 측정하였다. SE에서 편광된 광의 입사각은 70°내외로 고정하였고, 이 입사광은 1.5 ~ 5.0 eV의 스펙트럼 범위를 갖는다. 측정된 데이터의 피팅을 위한 두께의 초기값을 결정하기 위해서 먼저 측정된 데이터를 NanoView가 제공하고 있는 유전율 복소함수의 실수부와 허수부의 Al2O3 기준치로 피팅하였다 (Thomas, M. E.; Tropf, W. J. In Handbook of Optical Constants of solids; Palik, E. D. , Ed.; Academic Press: San Diego, CA, 1998; p. 653). 이어서, 측정된 데이터를 모든 필름에 대해 Cauchy 분산 함수로 피팅하였다 (Jellison, Jr. G. E.; Modine, F. A. Appl . Phys . Lett. 1996, 69, 371).The grown films were measured with a spectroscopic ellipsometer (SE, MG-1000, NanoView). The angle of incidence of the polarized light at SE was fixed at around 70 °, and the incident light had a spectral range of 1.5 to 5.0 eV. In order to determine the initial value of the thickness for fitting the measured data, the measured data were first fitted with the Al 2 O 3 reference values of the real part and the imaginary part of the dielectric complex function provided by NanoView (Thomas, ME; Tropf, WJ). In Handbook of Optical Constants of solids ; Palik, ED, Ed .; Academic Press: San Diego, CA, 1998; p. 653). The measured data was then fitted to the Cauchy dispersion function for all films (Jellison, Jr. GE; Modine, FA Appl . Phys . Lett. 1996 , 69 , 371).

6인치 기판 고정장치에서 중앙, 상부, 하부, 좌측 및 우측 위치에서 얻어진 5개의 두께를 이용함으로써, 상기 두께의 표준 편차를 평균값으로 나누어 MLD 공정의 불균일성을 평가하였다. 필름의 안정성은 상온에서 대기에 노출된 필름의 두께 변화를 측정하여 추정하였다.By using the five thicknesses obtained at the center, top, bottom, left and right positions in a 6 inch substrate fixture, the standard deviation of the thickness was divided by the average value to evaluate the non-uniformity of the MLD process. The stability of the film was estimated by measuring the change in thickness of the film exposed to the atmosphere at room temperature.

X-선 광전자 분광법 (XPS) 스펙트럼은 Al Kα 방출광 (1486.6 eV)을 이용하는 AXIS-NOVA (Kratos Inc.) 분광계로 수집하였다. 결합 에너지는 내부 표준으로서 부정형 탄소 (adventitious carbon)의 C 1s 피크 (285.0 eV)를 이용하여 측정하였다. 갈륨 이온의 초점 이온 빔을 사용하여 제작된 메모리 커패시터의 단면에 대해서 고해상도 투과 전자 현미경 (HR-TEM) 영상을 얻었다.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra were collected with an AXIS-NOVA (Kratos Inc.) spectrometer using Al Kα emission light (1486.6 eV). Binding energy was measured using the C 1s peak (285.0 eV) of adventitious carbon as internal standard. High resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) images were obtained for the cross-sections of memory capacitors fabricated using focal ion beams of gallium ions.

합금 필름의 전기특성을 조사하기 위하여 상부 전극용 금속 셰도우 마스크를 통한 열증착에 의해 50 nm 두께의 Au 필름을 증착시켜 Au/합금 필름/자연 SiO2 (2 nm)/p-Si (100) 구조의 커패시터를 제조하였다. Au 전극의 면적은 ~1.26×10-3cm2이었다. CTL로서 1:4 합금 필름을 갖는 플래시 메모리 커패시터도 제조하였다. 이러한 메모리 커패시터의 구조는 Au (50nm)/Al2O3 (20.5 nm)/복합 필름 (1.4 nm)/Al2O3 (6.5 nm)/SiO2 (2 nm)/p-Si로서, 이 구조에서 두꺼운 Al2O3 필름과 얇은 Al2O3 필름은 각각 차단 산화물과 터널 산화물의 역할을 한다. 터널 Al2O3 (ALD 70 사이클), CTL (1:4 복합, N = 3)과 차단 Al2O3 (ALD 220 사이클)은 400℃에서 반응기의 진공을 깨뜨리지 않으면서 자연 SiO2와 함께 p-Si 기판 위에 연속 증착하였다. 커패시터의 전류 밀도-전압 (J-V)과 정전용량-전압 (C-V) 특성은 각각 반도체 파라미터 분석기 (HP 4145B)와 LCR 측정기 (HP 4284A)로 측정하였다.Au / alloy film / Natural SiO 2 (2 nm) / p- Si (100) structure was deposited by thermal evaporation through a metal shadow mask for the upper electrode to investigate the electrical properties of the alloy film. The capacitor of was prepared. The area of the Au electrode was ˜1.26 × 10 −3 cm 2 . Flash memory capacitors with 1: 4 alloy film as CTL were also made. The structure of these memory capacitors is Au (50nm) / Al 2 O 3 (20.5 nm) / composite film (1.4 nm) / Al 2 O 3 (6.5 nm) / SiO 2 (2 nm) / p- Si, in which the thick Al 2 O 3 film and the thin Al 2 O 3 film They act as blocking oxides and tunnel oxides, respectively. Tunnel Al 2 O 3 (ALD 70 cycles), CTL (1: 4 complex, N = 3) and blocking Al 2 O 3 (ALD 220 cycles) at 400 ° C Successive depositions were made on the p- Si substrate with native SiO 2 without breaking the vacuum of the reactor. The current density-voltage (JV) and capacitance-voltage ( C - V ) characteristics of the capacitor were measured with a semiconductor parameter analyzer (HP 4145B) and an LCR meter (HP 4284A), respectively.

결과 및 고찰Results and Discussion

1. TMA 및 PPD로부터 제조된 유무기 하이브리드 필름 (1) 단계)1.organic-inorganic hybrid film made from TMA and PPD (step 1))

도 2에는 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 필름의 MLD (X = N 및 Y = 0)에 대한 표면 반응의 개략도를 도시하였다. MLD의 제1 반쪽 반응에서는 표면 위의 아미노기 (또는 제1 사이클의 경우 히드록실기)는 TMA에 노출되고, 메탄이 부산물로서 방출된다. 그 결과 얻어진 표면은 제2 반쪽 반응에서 PPD에 노출되고 메탄이 다시 부산물로서 방출된다. 결국, 표면 위의 아미노기는 다음 사이클에서 복원된다.Figure 2 shows a schematic of the surface response to MLD ( X = N and Y = 0) of the organic-inorganic hybrid film according to the present invention. In the first half reaction of the MLD, the amino group on the surface (or hydroxyl group in the first cycle) is exposed to the TMA and methane is released as a byproduct. The resulting surface is exposed to PPD in the second half reaction and methane is released again as a byproduct. Eventually, the amino groups on the surface are restored in the next cycle.

도 3은 PPD의 노출 시간에 따른 유무기 하이브리드 필름의 두께 변화를 보여준다. 상기 하이브리드 필름은 MLD (X = N = 50 및 Y = 0)에 의해 400℃에서 증착되었다. PPD의 노출 시간이 증가함에 따라 처음에는 두께가 증가하다가 이후 5초가 넘어서면서부터 포화되었다. 하이브리드 필름의 자기-제한적 성장이 MLD에서 관찰되지만, 6인치 웨이퍼 크기에서는 두께가 균일하지 않았으며, 두께 균일성은 주로 공기 중 필름의 낮은 안정성으로 인하여 런-투-런 (run to run) 연구에서는 재현할 수 없다.Figure 3 shows the change in thickness of the organic-inorganic hybrid film with the exposure time of the PPD. The hybrid film was deposited at 400 ° C. by MLD ( X = N = 50 and Y = 0). As the exposure time of the PPD increased, the thickness initially increased and then saturated over 5 seconds. Self-limiting growth of the hybrid film was observed in the MLD, but the thickness was not uniform at the 6 inch wafer size, and the thickness uniformity was reproduced in the run-to-run study mainly due to the low stability of the film in air. Can not.

일반적으로, 메탈콘은 MLD 후 공기 중에 노출될 때 두께 감소를 나타내지만, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 필름은 두께가 크게 증가하며, 예를 들면 2주 후 두께는 도 4에 나타낸 바와 같이 ~30%만큼 증가하였다. 관련하여, Sood 등은 250 ~ 490℃의 범위에서 성장시켰을 때 대기 중에서 안정한 반면에, 더 낮은 온도 (160 ~ 230℃)에서 성장시켰을 때 공기 중에서 불안정성을 나타내는 Ti-4,4'-옥시디아닐린 복합 필름의 MLD를 보고한 바 있다 (Sood, A.; Sundberg, P.; Malm, J.; Karppinen, M. Appl . Surf . Sci . 2011, 257, 6435).In general, the metalcone exhibits a decrease in thickness when exposed to air after MLD, but the organic-inorganic hybrid film according to the present invention has a large increase in thickness, for example, after 2 weeks, the thickness is ~ 30 as shown in FIG. Increased by%. In this regard, Sood et al. Are Ti-4,4′-oxydianilines that are stable in the atmosphere when grown in the range of 250-490 ° C., while exhibiting instability in air when grown at lower temperatures (160-230 ° C.). MLD of composite films has been reported (Sood, A .; Sundberg, P .; Malm, J .; Karppinen, M. Appl . Surf . Sci . 2011 , 257 , 6435).

두께 증가의 화학적 메커니즘이 명확하지는 않지만, 본 발명에서는 하이브리드 필름과 습기 (및/또는 산소) 사이의 원치않는 화학적 반응에 의해서 두께 증가 현상이 나타난 것으로 추정된다. 이러한 원치않는 반응은 하이브리드 필름의 표면으로부터 일어나며, 화학적으로 변화된 층이 제조될 수 있다. 이러한 현상은 O2 또는 H2O에 노출되면서 Si 기판으로부터 산화실리콘이 성장하는 것과 유사하다.Although the chemical mechanism of the thickness increase is not clear, it is assumed in the present invention that the thickness increase phenomenon is caused by an unwanted chemical reaction between the hybrid film and moisture (and / or oxygen). This unwanted reaction occurs from the surface of the hybrid film and chemically altered layers can be produced. This phenomenon is similar to the growth of silicon oxide from Si substrates when exposed to O 2 or H 2 O.

또한, 관련하여, Deal과 Grove의 모델은 실리콘 산화의 동태를 기술하는데 (Deal, B. E.; Grove, A. S. J. Appl . Phys . 1965, 36, 3770), 이들 모델에 따르면, Si로부터 산화물 성장의 초기 단계에서는 산화물의 두께가 반응-제어된 산화 때문에 산화 시간에 선형적으로 비례한다. 그러나, 오랜 산화 시간 동안에 O2 (또는 H2O) 및 Si 사이에 산화층이 존재하여 산화가 확산-제어되므로, 산화물 두께는 산화시간의 제곱근에 비례한다. 유사하게, 본 발명에 있어서 유무기 하이브리드 필름의 두께 증가는 초기에는 공기 중 노출시간에 비례하다가, 이후 공기와 변하지 않은 하이브리드층 사이에 화학적으로 변한 층이 존재하기 때문에 하이브리드 필름의 화학적 변화가 다소 확산-제어되고, 이러한 연유로 포물선 형태의 동태를 나타내는 것으로 추정된다. Also related, Deal and Grove's model describes the kinetics of silicon oxidation (Deal, BE; Grove, AS J. Appl . Phys . 1965 , 36 , 3770), according to these models, the initial stage of oxide growth from Si. In the step, the thickness of the oxide is linearly proportional to the oxidation time because of reaction-controlled oxidation. However, the oxide thickness is proportional to the square root of the oxidation time, since there is an oxide layer between O 2 (or H 2 O) and Si during the long oxidation time so that the oxidation is diffusion-controlled. Similarly, in the present invention, the increase in thickness of the organic-inorganic hybrid film is initially proportional to the exposure time in air, and then the chemical change of the hybrid film is somewhat diffused because there is a chemically changed layer between the air and the unchanged hybrid layer. It is assumed that it is controlled and thus represents a parabolic form of dynamics.

도 5는 수개월 동안 공기 중에 노출된, 400℃에서 성장시킨 본 발명에 따른 하이브리드 필름 (X = N = 50 및 Y = 0) 의 XPS스펙트럼 (상단 도면)을 나타낸다. 부정형 C-H 종으로부터 유래된 것으로 추정되는 가장 낮은 결합 에너지 C 1s 피크를 285.0 eV로 설정하여 다른 피크를 보정하였다. 더 높은 결합 에너지 (~ 288.9 eV) 에 위치한 탄소의 뚜렷한 피크는 일반적으로 크게 전자를 끄는 C=O기와 관련이 있다. 도 2에 제안된 반응도에 따르면, 이러한 하이브리드 필름에는 C=O 종이 없어야 한다. 이 또한 비정형 탄소로부터 유래한 것일 수 있지만, 본 발명에서는 이러한 피크가 공기 중에 노출되었을 때 H2O 및/또는 O2에 의한 하이브리드 필름에서의 화학적 변화로부터 비롯된 것이라고 추측한다. 실제로, 이러한 하이브리드 필름에 없어야 하는 O 1s 피크 역시 ~ 531.6 eV에서 관찰되고 있다.5 shows the XPS spectrum (top view) of the hybrid film ( X = N = 50 and Y = 0) according to the invention grown at 400 ° C. exposed to air for several months. The other peaks were corrected by setting the lowest binding energy C 1s peak presumably derived from the amorphous CH species to 285.0 eV. The distinct peaks of carbon located at higher binding energies (~ 288.9 eV) are generally associated with large electron attracting C═O groups. According to the reaction scheme proposed in FIG. 2, this hybrid film should be free of C═O species. This may also be derived from amorphous carbon, but the present invention assumes that these peaks result from chemical changes in the hybrid film by H 2 O and / or O 2 when exposed to air. Indeed, the O 1s peak, which should not be present in such hybrid films, is also observed at ˜531.6 eV.

Al 2p 피크는 도 2에서 예측된 바와 같이 ~ 74.5 eV에서 나타나고, N 1s 피크는 PPD의 보고된 값 (~ 399.8 eV)보다 약간 작은 ~ 399.5 eV에서 관찰된다. 알루미늄 옥시나이트라이드에서 N+, N2 +와 N3 + 산화 상태의 결합 에너지 범위는 각각 399.3 ~ 399.9 eV, 402.0 ~ 402.3 eV와 404.1 ~ 404.5 eV라고 최근에 보고된 바 있다 (Wang, P. W.; Hsu, J. C.; Lin, Y. H.; Chen, H. L. Appl . Surf . Sci . 2010, 256, 4211.; Wang, P. W.; Hsu, J. C.; Lin, Y. H; Chen, H. L. Surf . Interface Anal. 2011, 43, 1089). 도 5에서 N 1s의 위치는 N+ 산화 상태와 유사한바, 이는 아마도 공기 중 하이브리드 필름에서 일어나는 화학적 변화 때문일 것으로 추정된다.Al 2p peaks appear at ˜74.5 eV as predicted in FIG. 2, and N 1s peaks are observed at ˜399.5 eV slightly smaller than the reported value of PPD (˜399.8 eV). The binding energy ranges of N + , N 2 + and N 3 + oxidation states in aluminum oxynitride have been recently reported to be 399.3 to 399.9 eV, 402.0 to 402.3 eV and 404.1 to 404.5 eV, respectively (Wang, PW; Hsu). , JC; Lin, YH; Chen , HL Appl Surf Sci 2010, 256, 4211 .; Wang, PW;... Hsu, JC; Lin, Y. H;.. Chen, HL Surf Interface Anal 2011, 43, 1089 ). The position of N 1s in FIG. 5 is similar to the N + oxidation state, presumably due to chemical changes occurring in the hybrid film in air.

2. 유무기 합금 필름 (2) 단계)2.organic and inorganic alloy film (2 step))

공기 중 유무기 하이브리드 필름의 낮은 안정성 때문에 하이브리드층을 Al2O3층과 합금화하였다. 도 6은 400℃에서 성장시킨 X:Y 합금 필름의 성장속도 (상위 사이클 당 성장 두께)를 나타낸다. 복합층에 대한 하위 사이클의 수를 X = 1에서 고정하였다. Al2O3층에 대한 하위 사이클 (Y)이 1씩 증가함에 따라 성장속도는 선형적으로 더욱 빨라지게 된다. Y 가 1씩 증가할 때 성장속도 증가 (0.092 nm/상위 사이클)는 TMA와 물에 의한 400℃에서 Al2O3 필름의 전형적인 성장속도와 잘 일치한다. 더 나아가 불안정한 복합층이 Al2O3 층에 의해 공기 노출로부터 보호될 수 있기 때문에 6인치 웨이퍼-크기에서 합금 필름의 비균일성 또한 Y가 증가함에 따라 크게 향상된다. 실제로 1:4 합금 필름은 수십 주 후에 5% 미만으로 훨씬 적은 두께 증가율을 나타낸 반면에, 유무기 하이브리드 필름의 두께는 공기 노출 상태에서 2주 안에 30% 만큼 증가하였다.The hybrid layer was alloyed with the Al 2 O 3 layer because of the low stability of the organic-inorganic hybrid film in air. 6 shows the growth rate (growth thickness per upper cycle) of the X : Y alloy film grown at 400 ° C. The number of subcycles for the composite layer was fixed at X = 1. As the lower cycle ( Y ) for the Al 2 O 3 layer increases by 1, the growth rate becomes linearly faster. The increase in growth rate (0.092 nm / up cycle) when Y increases by 1 agrees well with the typical growth rate of Al 2 O 3 films at 400 ° C. with TMA and water. Furthermore, the unstable composite layer is Al 2 O 3 The nonuniformity of the alloy film at 6 inch wafer-size also greatly improves as Y increases because it can be protected from air exposure by the layer. Indeed, the 1: 4 alloy film showed a much smaller thickness increase of less than 5% after tens of weeks, while the thickness of the organic-inorganic hybrid film increased by 30% in two weeks under air exposure.

도 7을 참조하면, 400℃에서 성장시킨 1:4 합금 필름은 7초 보다 긴 시간 동안 노출시킬 때 명확한 자기-제한적 성장 거동을 보인다. 도 3과 비교하면, 합금 필름의 두께는 서서히 포화되는바, 이는 아마도 복합층보다 Al2O3 층에 흡착 부위의 밀도가 더 높기 때문일 것이다. Referring to FIG. 7, a 1: 4 alloy film grown at 400 ° C. exhibits a clear self-limiting growth behavior when exposed for longer than 7 seconds. In comparison with FIG. 3, the thickness of the alloy film is gradually saturated, which is presumably Al 2 O 3 rather than the composite layer. This is probably due to the higher density of adsorption sites in the bed.

상위 사이클의 수에 대한 1:4 합금 필름의 선형적인 성장을 조사하기 위하여 합금 필름을 200 ~ 400℃의 온도 범위에서 각각 10, 20, 30 및 40개의 상위 사이클 동안 성장시켰다. 이들 중에서, 200, 300 및 400℃에서의 두께 데이터를 도 8에 나타내었다 (명확성을 위해 250 및 350℃에서의 데이터는 나타내지 않음). ALD 및 MLD에서 전형적으로 기대되는 바와 같이 합금 필름의 두께는 상위 사이클 수에 따라 선형적으로 증가한다. 각 성장 온도에서 도 8의 기울기로부터 측정한 합금 필름의 성장속도를 도 9의 그래프에 정방형으로 나타내었다. 1:4 합금 필름의 성장속도는 온도가 높을수록 작아지지만 (200℃에서 0.69 nm/상위 사이클로부터 ~400℃에서 0.46 nm/상위 사이클), 자기-제한적 화학 흡착에 의해 성장 온도에서 전형적인 평탄부는 350 ~ 400℃에서 관찰된다.The alloy film was grown for 10, 20, 30 and 40 upper cycles, respectively, in the temperature range of 200-400 ° C. to investigate the linear growth of the 1: 4 alloy film over the number of upper cycles. Among them, thickness data at 200, 300 and 400 ° C. are shown in FIG. 8 (data at 250 and 350 ° C. are not shown for clarity). As typically expected in ALD and MLD, the thickness of the alloy film increases linearly with the number of higher cycles. The growth rate of the alloy film measured from the slope of FIG. 8 at each growth temperature is shown in a square in the graph of FIG. The growth rate of a 1: 4 alloy film decreases with increasing temperature (0.69 nm / up cycle from 0.69 nm / up cycle at 200 ° C. to 0.46 nm / up cycle at ~ 400 ° C.), but typical flats at growth temperature by self-limiting chemisorption are 350 Observed at 400 ° C.

복합 필름의 안정성이 나쁘기 때문에 복합 필름의 성장속도를 결정하는 것은 사실상 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 도 9에서 원형으로 나타낸 것처럼 합금 필름과 동일한 온도 범위에서 Al2O3 필름의 ALD를 수행하였다. 각 성장 온도에서 Al2O3 필름의 성장속도를 이용하여 합금 필름에서 복합층의 성장속도를 도 9의 삼각형으로 나타낸 것처럼 간접적으로 평가할 수 있다. 그 결과, 복합층의 성장속도는 0.09 ~ 0.17 nm/하위 사이클의 범위 내에 있다. 더 나아가, 400℃에서 복합층 (~ 2.0 %) 및 1:4 합금 필름 (~ 3.1 %)의 불균일율 (6인치 웨이퍼-크기)은 동일 온도에서 Al2O3 필름(~ 1.1 %)과 비견될 만큼 충분히 우수하였다. 이에 따라 400℃를 장치 제조를 위한 성장 온도로서 결정하였다.Because of the poor stability of the composite film, it is practically difficult to determine the growth rate of the composite film. Therefore, in the present invention, ALD of the Al 2 O 3 film was performed in the same temperature range as that of the alloy film as shown in FIG. 9. The growth rate of the composite layer in the alloy film using the growth rate of the Al 2 O 3 film at each growth temperature can be indirectly evaluated as shown by the triangle of FIG. As a result, the growth rate of the composite layer is in the range of 0.09 to 0.17 nm / subcycle. Furthermore, the heterogeneity (6 inch wafer-size) of the composite layer (~ 2.0%) and the 1: 4 alloy film (~ 3.1%) at 400 ° C. was comparable to the Al 2 O 3 film (~ 1.1%) at the same temperature. Excellent enough to be. Thus 400 ° C. was determined as the growth temperature for device manufacture.

도 5에는 또한 400℃에서 성장된 1:4 합금 필름 (하단 도면)에 대한 XPS 스펙트럼도 도시하였다. 복합층 (X=1)이 합금화되었고, Al2O3층과 원자적으로 혼합되었기 때문에 (Y=4), C 1s 및 N 1s 피크들의 강도는 복합 필름의 그것들에 비해서 현저하게 감소되었다. 또한, 질소 원자들은 XPS에서 매우 낮은 감도를 나타내기 때문에, 1:4 합금 필름에서 N 1s 피크들은 훨씬 더 약하다. 이와는 반대로, Al 2p 및 O 1s 피크들은 Al2O3층의 존재로 인해서 훨씬 더 강하다.5 also shows XPS spectra for a 1: 4 alloy film (bottom figure) grown at 400 ° C. Since the composite layer ( X = 1) was alloyed and atomically mixed with the Al 2 O 3 layer ( Y = 4), the intensity of the C 1s and N 1s peaks was significantly reduced compared to those of the composite film. Also, because the nitrogen atoms show very low sensitivity in XPS, the N 1s peaks in the 1: 4 alloy film are much weaker. In contrast, the Al 2p and O 1s peaks are much stronger due to the presence of the Al 2 O 3 layer.

3. 합금 필름의 전기적 특성3. Electrical Characteristics of Alloy Film

400℃에서 100개의 상위 사이클 동안 성장시킨 1:4 합금 필름의 전기특성을 커패시터 구조 (Au/합금 (46 nm)/SiO2 (2 nm)/p-Si)에 대해 규명하였다. 커패시터 면적은 Au 증착 중에 섀도우 마스크를 이용하여 한정된 1.26×10-3 cm2이었다. 도 10a에는 1:4 합금 필름의 전류 밀도-전기장(J-E) 곡선이 나타나 있다. 누설 전류 밀도는 1 MV/cm의 전기장에서 ~2.3×10-8 A/cm2이고, 이는 TMA로부터 성장시킨 Al2O3 필름의 보고된 값 (10-8 ~ 10-9 A/cm2)보다 약간 더 높다. 그러나, 합금 필름의 유전 파괴는 Al2O3 필름의 파괴장 (6~8 MV/cm)보다 훨씬 낮은 ~2.9 MV/cm에서 나타났는데, 이는 아마도 합금 필름 내 유기 부분의 존재 때문일 것이다.The electrical properties of the 1: 4 alloy film grown at 400 ° C. for 100 upper cycles were characterized for the capacitor structure (Au / alloy (46 nm) / SiO 2 (2 nm) / p- Si). The capacitor area was 1.26 × 10 −3 cm 2, defined using a shadow mask during Au deposition. 10A shows the current density-electric field ( J - E ) curve of the 1: 4 alloy film. The leakage current density is ˜2.3 × 10 −8 A / cm 2 at an electric field of 1 MV / cm, which is the reported value (10 −8 to 10 −9 A / cm 2 ) of Al 2 O 3 film grown from TMA. Slightly higher than However, the dielectric breakdown of the alloy film appeared at ˜2.9 MV / cm, much lower than that of the Al 2 O 3 film (6-8 MV / cm), probably due to the presence of organic parts in the alloy film.

도 10b는 100 kHz에서 Au/합금/SiO2/p-Si의 정전용량-전압 (C-V) 곡선을 나타낸다. 이는 음의 인가 전압에서 축적 영역과 양의 전압에서 반전 영역을 가진 n-형 금속-산화막-반도체 (n-MOS) 커패시터의 전형적인 특징들을 나타내고 있다. 인가 전압에 따른 정전용량의 변화는 p-Si 기판의 캐리어 공핍 영역 (즉, 공간 전하 영역)의 두께 변화에 의해 초래된다. 실리콘 표면이 축적 상태에 있는 큰 음의 전압에서, 측정된 정전용량은 대략 1:4 합금과 자연 SiO2 층의 직렬 정전용량과 동등하다. 유전 상수가 ~3.9인 2 nm 두께의 자연 산화막을 고려하면, 4:1 합금 필름의 추정 유전 상수는 다음의 직렬 정전용량 방정식으로부터 ~ 6.2이다:10b shows a capacitance-voltage ( C - V ) curve of Au / alloy / SiO 2 / p- Si at 100 kHz. This represents the typical characteristics of an n -type metal-oxide-semiconductor ( n- MOS) capacitor having an accumulation region at a negative applied voltage and an inversion region at a positive voltage. The change in capacitance with applied voltage is caused by the change in the thickness of the carrier depletion region (ie, the space charge region) of the p -Si substrate. At large negative voltages where the silicon surface is in an accumulated state, the measured capacitance is equivalent to the series capacitance of the approximately 1: 4 alloy and the native SiO 2 layer. Considering a 2 nm thick natural oxide film with a dielectric constant of 3.9, the estimated dielectric constant of a 4: 1 alloy film is ˜6.2 from the following series capacitance equation:

1/C D = 1/C SO + 1/C A (1)1 / C D = 1 / C SO + 1 / C A (1)

상기 식에서 C D는 축적영역 (-4V)에서 측정한 유전 정전용량이고, C SOC A 는 각각 SiO2 및 합금의 정전용량이다. 상기 유전 상수의 값은 4:1 합금 필름이 유기 부분을 포함하고 있기 때문에 ALD Al2O3 필름의 유전 상수 (7 ~ 8) 보다 매우 낮다.Where C D is the dielectric capacitance measured in the accumulation region (-4V), and C SO and C A are the capacitances of SiO 2 and the alloy, respectively. The value of the dielectric constant is much lower than the dielectric constant (7-8) of the ALD Al 2 O 3 film because the 4: 1 alloy film contains the organic moiety.

사용된 p-Si의 저항률 (5 ~ 20 Ω-cm)을 고려하면, p-Si의 도핑 농도는 ~1×1015/cm3이다. Au의 일함수 (φ M)는 그의 결정면에 따라 5.31 ~ 5.47 eV이고, Si의 전자 친화도 (x)는 4.05 eV이다. Au와 p-Si 사이의 일함수 차이(φ MS)는 다음의 방정식에 의해 결정된다:Considering the resistivity of p- Si (5-20 Ω-cm) used, the doping concentration of p- Si is ˜1 × 10 15 / cm 3 . The work function φ M of Au is 5.31 to 5.47 eV, depending on its crystal plane, and the electron affinity ( x ) of Si is 4.05 eV. The work function difference ( φ MS ) between Au and p -Si is determined by the following equation:

φ MS= φM - (x + (E C - E F)/q) (2) φ MS = φ M- ( x + ( E C - E F ) / q ) (2)

상기 식에서 q, E CE F는 각각 전자 전하의 크기, 전도대 가장자리 (edge)와 페르미 에너지이다. 상온에서 Si의 도핑 농도 및 고유 캐리어 농도 (~1×1010/cm3)를 이용하면 E C - E F의 값은 ~ 0.86 eV이고, 따라서 φ MS는 대략 0.40 ~ 0.56 eV인 것으로 평가된다.Where q , E C and E F are the magnitude of the electron charge, the conduction band edge and the Fermi energy, respectively. Using the doping concentration and intrinsic carrier concentration (˜1 × 10 10 / cm 3 ) of Si at room temperature, the value of E C - E F is -0.86 eV, thus φ MS is estimated to be approximately 0.40-0.56 eV.

만일 성장시킨 직후의 합금 필름, 자연 산화막과 계면에 전하가 없는 경우에는 상기 평탄대역 전압 (V FB)은 Au와 Si 사이의 φ MS/q와 동등하다.If there is no charge at the interface with the alloy film and the natural oxide film immediately after growth, the flat band voltage V FB is equal to φ MS / q between Au and Si.

V FB (무전하) = φ MS/q (3) V FB (No charge) =φ MS/q (3)

그러나, 도 10b에 나타낸 것처럼, V FB 은 다음의 방정식으로부터 계산된 ~0.06 nF의 평탄대역 정전용량 (C FB)으로부터 대략 1.8 V인 것으로 결정되었다:However, as shown in FIG. 10B, V FB was determined to be approximately 1.8 V from a flat band capacitance ( C FB ) of ˜0.06 nF calculated from the following equation:

C FB = 1/(1/C D + L D/Ae s) at V FB (4) C FB = 1 / (1 / C D + L D / Ae s ) at V FB (4)

상기 식에서, A는 커패시터의 면적 (1.26×10-3 cm2)이고, L D 는 Debye 길이 (1×1015 cm의 도핑 농도에서 0.13 mm)이며, e s는 실리콘의 유전율 (11.9×8.854×10-14 F/cm)이다. V FB (1.8 V)와 φ MS/q(0.40 ~ 0.56 V)의 값들을 비교했을 때, 본 발명에서는 양방향 평탄대역 전압 이동 (ΔV FB =1.24 ~ 1.40 V)을 관찰하였다. 일반적으로 VFB 는 다음의 방정식에 의해 전하 밀도 (Q)가 존재하는 상태에서 φ MS/q로부터 이동되고:Where A is the area of the capacitor (1.26 × 10 −3 cm 2 ), L D is the Debye length (0.13 mm at the doping concentration of 1 × 10 15 cm), and e s is the dielectric constant of the silicon (11.9 × 8.854 × 10 -14 F / cm). The V FB (1.8 V) and φ MS / q (0.40 ~ 0.56 V) when the value, in the present invention, mobile two-way flat band voltage (Δ V FB = 1.24 ~ 1.40 V) compared to those of the observed. In general, V FB is shifted from φ MS / q in the presence of charge density ( Q ) by the following equation:

V FB = φMS/q - QA/C D (5) V FB = φ MS / q - QA / C D (5)

방정식 5로부터 방정식 3을 빼면 다음과 같다.Subtracting equation 3 from equation 5 is

ΔV FB = - QA/C D (6)Δ V FB = -QA / C D (6)

따라서, 양방향 이동값 (ΔV FB > 0)은 커패시터 유전체에 있는 음전하에 기인한다. 전하의 수밀도 (N)는 N = Q/q에 의해 단순 계산될 수 있으며, N은 Q = qN을 방정식 6에 대입하여 다음과 같이 표현될 수 있다:Accordingly, the bi-directional movement values (Δ V FB> 0) is due to the negative charge on the capacitor dielectric. The number density ( N ) of the charge can be simply calculated by N = Q / q and N can be expressed as follows by substituting Q = qN into equation 6:

N = ΔV FB C D/qA (7) N = ΔV FB C D/qA (7)

따라서, 커패시터에서 음전하의 수밀도는 8.7×1011 ~ 9.8×1011/cm2의 범위이다.Therefore, the number density of negative charges in the capacitor is in the range of 8.7 × 10 11 to 9.8 × 10 11 / cm 2 .

고정 전하, 산화물-포획된 전하와 계면-포획된 전하와 같은 각종 전하들 중에서 C-V 곡선의 평행 이동은 일반적으로 고정 전하에 기인한다. SiO2/Si 구조체에 있는 고정 전하는 통상적으로 추정치에 비해 무시할 정도로 충분히 낮기 (수 1010/cm2) 때문에, 고정 음전하는 주로 합금 필름 및/또는 SiO2와의 계면으로부터 기인하는 것으로 추정된다.Among the various charges, such as fixed charges, oxide-captured charges and interfacial-captured charges, the parallel shift of the CV curve is generally due to the fixed charges. Since the fixed charge in the SiO 2 / Si structure is usually sufficiently negligibly low (number 10 10 / cm 2 ) relative to the estimate, the fixed negative charge is presumably due to the interface with the alloy film and / or SiO 2 .

도 10b의 화살표로 표시된 것처럼, 인가 전압이 반전으로부터 축적으로 역방향 스윕된 다음 (4 V 내지 -4 V), 다시 반전으로 순방향 스윕될 때 (-4 V 내지 4 V), 상기 C-V곡선에 대해 주목할 만한 사항은 시계방향의 이력현상이다. 일반적으로 이력현상은 유전체의 체적 내 포획된 전하에 기인한다. 최근에 Jeong 등은 유기-무기 복합 필름 (아미노프로필-실세스퀴옥산)이 뚜렷한 시계방향 이력현상을 보이며, 질소-관련 분자 결함은 전자 포획 중심으로서 작용한다고 보고한 바 있다 (Lee, D. H.; Jeong, H. D. J. Phys . Chem . C 2008, 112, 16984). 또한, Yoshida 등은 MLD 폴리이미드 필름의 전하 포획 효과를 보고한 바 있다 (Yoshida, S.; Ono, T.; Esashi, M. Nanotechnology 2011, 22, 335302). 이력현상은 전자 또는 정공이 인가 전압의 극성에 따라 포획될 수 있는 합금 필름 내 전하 트랩 중심으로부터 비롯된 것으로 믿어지고 있다. 양의 전압이 역방향 스윕으로 인가될 때, 정공은 상부 전극으로부터 합금의 트랩으로 주입될 수도 있고, 양으로 하전된 트랩 부위는 방정식 6에 따라 음방향 평탄대역 이동 (즉, C-V 곡선의 음방향 이동)으로 나타난다. 유사하게, 순방향 스윕의 전자 주입에 의해 형성된 음으로 하전된 트랩 부위는 양방향 평탄대역 이동 (즉, C-V 곡선의 양방향 이동)으로 나타난다. 기판으로부터의 전하 주입은 상부 전극으로부터의 전하 주입보다 선호되지 않을 수 있다는 점에 주목할 필요가 있는데, 이는 합금 필름과 Si 사이에 자연 SiO2가 존재하기 때문이다.As indicated by the arrows in FIG. 10B, note the CV curve when the applied voltage is swept backwards from inversion to scale (4 V to -4 V) and then again forward to inversion (-4 V to 4 V). All that matters is a clockwise hysteresis. In general, hysteresis is due to trapped charge in the volume of the dielectric. Recently, Jeong et al. Reported that organic-inorganic composite films (aminopropyl-silsesquioxanes) show distinct clockwise hysteresis and that nitrogen-related molecular defects act as electron trapping centers (Lee, DH; Jeong). , HD J. Phys . Chem . C 2008 , 112 , 16984). Yoshida et al. Also reported the charge trapping effect of MLD polyimide films (Yoshida, S .; Ono, T .; Esashi, M. Nanotechnology 2011 , 22 , 335302). Hysteresis is believed to originate from the center of charge traps in the alloy film where electrons or holes can be captured depending on the polarity of the applied voltage. When a positive voltage is applied in the reverse sweep, holes may be injected from the upper electrode into the trap of the alloy, and the positively charged trap site moves in the negative flat band (i.e., in the negative curve of the CV curve) according to equation (6). Appears. Similarly, negatively charged trap sites formed by electron injection of the forward sweep appear as bidirectional flat band shifts (ie bidirectional shifts of the CV curve). It should be noted that charge injection from the substrate may not be preferred over charge injection from the upper electrode because there is a natural SiO 2 between the alloy film and Si.

4. 합금 필름의 전하 포획 거동4. Charge trapping behavior of alloy film

합금 필름의 전하 포획 능력을 확인하기 위하여 본 발명에서는 상부 전극, 차단 산화물, 전하 포획층 (CTL), 터널 산화물과 p-Si 기판을 포함하는 플래시 메모리 커패시터 구조체를 제작하였다. 도 11a에 도시된 HR-TEM 영상은 메모리 스택의 단면도를 보여준다. 비록 자연 상태의 SiO2 및 Si 기질들이 명백히 보여지지만, 터널 Al2O3, CTL (1:4 합금) 및 차단 Al2O3는 구별하기가 어렵다. 특히, 메모리 스택 중의 3층들은 내부적으로 Al2O3에 기초하고 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 부가적으로, 이러한 그림은 1:4 합금이 복합층 및 Al2O3층을 원자적으로 혼합시킴으로써 제조되었다는 점을 뒷받침한다. In order to confirm the charge trapping capability of the alloy film, the present invention fabricated a flash memory capacitor structure including an upper electrode, a blocking oxide, a charge trapping layer (CTL), a tunnel oxide, and a p- Si substrate. The HR-TEM image shown in FIG. 11A shows a cross-sectional view of the memory stack. Although natural SiO 2 and Si substrates are clearly seen, tunnel Al 2 O 3 , CTL (1: 4 alloy) and blocking Al 2 O 3 are difficult to distinguish. In particular, it should be noted that the three layers in the memory stack are internally based on Al 2 O 3 . In addition, this figure supports that the 1: 4 alloy was prepared by atomically mixing the composite layer and the Al 2 O 3 layer.

전하 트랩 플래시 메모리의 작동에 있어서 상부 전극에 양의 전압 펄스를 인가함으로써 전자는 Si로부터 터널 산화물을 통해 CTL 내에 포획 (또는 정공들이 CTL로부터 방출)되는데, 이를 소위 '프로그래밍 (programming)'이라 한다. 소거 (erasing)는 상부 전극에 음의 전압 펄스를 인가함으로써 이루어진다. 소거 전압에서 전자는 CTL내 트랩 부위로부터 Si 기판으로 빠져나간다 (또는 정공들이 포획된다). 결국, 저장된 전하가 제거 (즉, 소거)된다. 따라서, 이력현상의 폭이 프로그래밍과 소거를 위한 메모리 윈도우로서 이용되기 때문에 CTL이 전형적인 CTL인 SixNy 필름처럼 그의 C-V 곡선에서 큰 이력현상을 나타내어야만 한다. 또한, 터널 산화물은 전하 수송체의 터널링을 허용하기에 충분히 얇아야만 하고, 차단 산화물은 소거 중에 상부 전극으로부터 전하 주입을 방지하기 위하여 두꺼워야 한다. By applying a positive voltage pulse to the upper electrode in the operation of the charge trap flash memory, electrons are trapped from Si through the tunnel oxide (or holes are released from the CTL), which is called 'programming'. Erasing is accomplished by applying a negative voltage pulse to the upper electrode. At the erase voltage electrons exit from the trap site in the CTL to the Si substrate (or the holes are trapped). Eventually, the stored charge is removed (ie erased). Thus, since the width of hysteresis is used as a memory window for programming and erasing, the CTL must exhibit a large hysteresis in its CV curve, as in a typical CTL Si x N y film. In addition, the tunnel oxide must be thin enough to allow tunneling of the charge transporter, and the blocking oxide must be thick to prevent charge injection from the upper electrode during erase.

최근에 전하 트랩 플래시 메모리의 새로운 응용분야를 위해 SixNy 필름을 대체하는 나노점, 그래핀과 유기-무기 복합 필름과 같은 새로운 CTL 재료들이 연구되어 왔는 바, 본 발명에서는 CTL로서 1:4 합금 필름을 사용하여 그 전하 포획 거동을 관찰하였다. 본 발명에서 사용한 메모리 커패시터는 Au 전극을 제외한 차단 산화물 (Al2O3, 20.5 nm), CTL (1:4 합금 필름, 1.4 nm)과 터널 산화물 (Al2O3, 6.5 nm)의 모든 층들을 ALD 반응기의 진공을 파괴하지 않으면서 SiO2 (2 nm)/p-Si상에 연속 성장시켰는데, 이는 제조 측면에서 본 발명에서 사용하고 있는 메모리 구조체의 중요한 장점이다.Recently, for a new application of a charge trap flash memory, nano-dots that replace the Si x N y film, graphene and organic - the study of new CTL materials, such as inorganic composite film came bar, in the present invention it is used as a CTL 1: 4 The charge trapping behavior was observed using an alloy film. The memory capacitor used in the present invention is composed of all layers of blocking oxide (Al 2 O 3 , 20.5 nm), CTL (1: 4 alloy film, 1.4 nm) and tunnel oxide (Al 2 O 3 , 6.5 nm) except the Au electrode. Continuous growth on SiO 2 (2 nm) / p- Si was achieved without breaking the vacuum of the ALD reactor, which is an important advantage of the memory structure used in the present invention in terms of manufacturing.

도 11b는 축적 영역에서 얻어진 유전 정전용량 (C D = 2.34×10-10 F)으로 정전용량을 정규화한 메모리 커패시터의 C-V 이력 특성들을 나타낸다. 대략 ΔV FB인 이력 현상의 폭은 중간 스윕 범위 (-10 V ~ 10 V, 점선)에서 60mV이다. 저장된 전하를 판독 (reading)할 때, 저장된 전하의 양은 독출 전압을 인가하는 것에 의해 변하지 않아야 한다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 커패시터는 -10 V 내지 10 V의 전압 범위에서 소폭의 이력현상을 보여주는 것이 바람직한데, 이는 상기 전압 범위에서 판독 전압을 선택할 수 있기 때문이다. 그러나, 도 11b의 삽입 그래프에 나타낸 바와 같이 스윕 범위가 증가함에 따라 이력 폭이 증가한다. 이력 폭 (즉, ΔV FB)은 -25 V 내지 25 V의 큰 스윕 범위에서 ~ 5.5 V로 급격하게 증가한다. 그러나, 넓은 스윕 범위에 걸친 C-V 이력 특성들은, 좁은 스윕에서 얻어진 C-V 곡선과 비교할 때, +25 V의 전압 스트레스 이후에도 양의 값으로 시프트하지 않았음에 주목할 필요가 있다. 이는 CTL에서의 전자 포획이 이와 같이 높은 양의 값을 갖는 바이어스에 의해서도 p-타입 Si 기판에서 소수 캐리어인 전자들의 부재로 인해서 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 캐리어 역전의 형성은 일반적으로 중도핑된 n-타입 소스 및 드레인 또는 Si 중의 높은 결함 밀도의 존재를 필요로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 메모리 커패시터는 이러한 경우가 아니며, 따라서 전하 캐리어는 정공이며, '프로그래밍'은 이전의 '소거' 전압 과정 동안 포획된 정공들의 방출에 해당한다.FIG. 11B shows the C - V hysteresis characteristics of the memory capacitor normalized to the capacitance with the dielectric capacitance ( C D = 2.34 × 10 −10 F) obtained in the accumulation region. The width of the hysteresis of approximately Δ V FB is 60mV in the middle sweep range (-10 V ~ 10 V, broken line). When reading stored charges, the amount of stored charges should not change by applying a read voltage. Therefore, the capacitor used in the present invention preferably exhibits a small hysteresis in the voltage range of -10 V to 10 V, since the read voltage can be selected in the voltage range. However, as shown in the inset graph of FIG. 11B, the hysteresis width increases as the sweep range increases. Hysteresis width (i.e., Δ V FB) increases suddenly in a large sweep range of -25 V to 25 V ~ 5.5 V. However, it should be noted that the C - V hysteresis characteristics over a wide sweep range did not shift to a positive value even after voltage stress of +25 V when compared to the CV curve obtained at the narrow sweep. This means that electron trapping in the CTL does not occur due to the absence of electrons that are minority carriers in the p-type Si substrate even by such a high positive bias. Formation of carrier reversal generally requires the presence of a high defect density in the doped n-type source and drain or Si. However, the memory capacitor according to the present invention is not the case, so the charge carriers are holes, and 'programming' corresponds to the release of holes captured during the previous 'erasing' voltage process.

또한, 이와 같이 분명한 반시계 방향 이력현상을 통해서, 가해진 소거 전압 (예를 들어, -25 V)하에서 CTL 중에 정공들이 포획되고, 가해진 프로그래밍 전압 (예를 들어, 25 V)하에서 CTL로부터 정공들이 방출된다는 사실을 알 수 있다. 중간 범위 (-10 V ~ 10 V)의 전압을 스윕하는 중에 포획된 전하의 수는 방정식 7에 의해 ~7.0×1010/cm2으로 계산된다. 그러나, 넓은 스윕 범위 (-25 V ~ 25 V)에서 이력의 큰 폭 (ΔV FB ~ 5.5 V)에 기여하는 전하의 수는 ~6.4×1012/cm2이다. 이를 통해 터널링에 의해 Si로부터 CTL로 전하가 주입되어야 하므로 포획된 전하의 양은 인가 전기장에 따라 크게 변한다는 것을 알 수 있다. In addition, through this apparent counterclockwise hysteresis, holes are trapped in the CTL under an applied erase voltage (eg -25 V) and holes are emitted from the CTL under an applied programming voltage (eg 25 V). You can see that. The number of charges captured during the sweep of the midrange (-10 V to 10 V) voltage is calculated by Equation 7 as ~ 7.0 × 10 10 / cm 2 . However, the number of electric charges in a wide range sweep (-25 V ~ 25 V) that contribute to the large width (Δ V FB ~ 5.5 V) of the hysteresis is ~ 6.4 × 10 12 / cm 2 . It can be seen that since the charge must be injected from Si to CTL by tunneling, the amount of trapped charge varies greatly depending on the applied electric field.

합금 필름에서 전하 포획에 의한 프로그래밍/소거 거동을 도 12에 나타내었다. 소거에 대한 기준 상태로서 본 발명에서는 1초간 -20 V를 인가함에 따라 전하가 포획되는 상태를 선택하고 있다. 메모리 커패시터를 기준 상태로 소거한 후, 각 지속시간 동안 20V를 인가함으로써 프로그래밍을 수행하였다. 평탄대역 전압은 V FB ± 1 V의 범위에서 측정한 C-V곡선으로부터 얻었다. 유사하게, 각 지속시간 동안 소거 (빈 원)에 있어서 V FB 는 1초간 20V를 인가함에 의해 얻어진 또 다른 기준 상태를 이용하여 측정하였다. 도 12에서 지속 시간이 길어질수록 V FB는 프로그래밍에 있어서 양의 방향으로, 소거에 있어서는 음의 방향으로 이동한다. 이를 통해 CTL에 포획되거나 CTL로부터 빠져나간 전하 밀도는 방정식 6 (식 중 Q는 지속 시간의 함수임)에 따른 전압 지속 시간에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다.The programming / erase behavior by charge trapping in the alloy film is shown in FIG. 12. As a reference state for erasing, the present invention selects a state in which charge is captured by applying -20 V for 1 second. After the memory capacitor was erased to the reference state, programming was performed by applying 20V for each duration. The flat band voltage was obtained from a C - V curve measured in the range of V FB ± 1 V. Similarly, V FB for erasure (empty circles) for each duration was measured using another reference state obtained by applying 20 V for 1 second. In Fig. 12, as the duration becomes longer, V FB moves in the positive direction in programming and in the negative direction in erasing. This shows that the charge density trapped in or exiting the CTL depends on the voltage duration according to equation 6 (where Q is a function of the duration).

마지막으로, 도 13을 참조하면, 본 발명에서는 CTL의 프로그래밍된 전하 상태 (속이 찬 원)가 얼마나 오래 유지될 수 있는지를 조사하였다. -20V의 소거 전압을 10초간 인가하였을 때 (즉, 정공들이 포획되었을 때), 초기 V FB는 -1.82V이었다. 이어서, 10 초간 20 V을 인가하여 메모리 커패시터에 프로그래밍을 수행한 다음 (즉, 정공들이 방출될 때), 본 발명에서는, 도 13에 나타낸 바와 같이 경과 시간에 대해 상온에서 V FB의 변화를 관찰하였다. 경과시간이 길어짐에 따라 V FB는 0.62 V의 초기값으로부터 점진적으로 감소하는데, 이는 저장된 정공의 재포획에 따른 것이다. CTL로부터 방출된 정공들의 초기 밀도는 V FB의 초기값 2.44 V를 이용하면 ~2.83×1012/cm2인 것으로 계산된다. 10년 후 V FB의 예상치는 도 13에 점선으로 나타낸 바와 같이 외삽법에 따르면 -0.62 V일 수 있다. 방정식 7을 이용하면 10년간 재포획되는 정공들은 ~1.44 × 1012/cm2인 것으로 예상된다. 따라서, 방출된 전하의 절반은 10년 동안 재포획될 것으로 예상된다.Finally, referring to FIG. 13, the present invention examined how long the programmed charge state (solid circle) of the CTL can be maintained. When an erase voltage of -20V was applied for 10 seconds (ie, when holes were captured), the initial V FB was -1.82V. Subsequently, programming was performed on the memory capacitor by applying 20 V for 10 seconds (ie, when holes were released), and in the present invention, the change of V FB was observed at room temperature with respect to the elapsed time as shown in FIG. 13. . As the elapsed time becomes longer, V FB gradually decreases from the initial value of 0.62 V, which is due to the recapture of stored holes. The initial density of holes released from the CTL is calculated to be ~ 2.83 × 10 12 / cm 2 using an initial value of 2.44 V of V FB . After 10 years, the estimate of V FB can be -0.62 V according to extrapolation as indicated by the dashed line in FIG. 13. Using Equation 7, holes recaptured over a decade are expected to be 1.44 × 10 12 / cm 2 . Thus, half of the charge released is expected to be recaptured for 10 years.

유사하게, 소거 상태의 보유 특성들 역시 도 13 (속이 빈 원)에 도시되어 있다. 반복되는 전기적 측정들 동안, 보유 테스트에 사용된 메모리 커패시터는 전기적으로 분해되었다. 따라서, 소거 상태의 보유는 동일한 표본 중의 다른 커패시터 상에서 조사하였다. 프로그래밍 전압 (20 V)이 10초 동안 가해지는 경우 (즉, 정공들이 방출되는 경우), 초기 V FB는 -0.78 V이었다. 이어서, 10 초간 소거 전압 (즉, 정공들이 포획) -20 V를 가하였다. 소거 이후에, 초기 V FB는 -2.20 V였으며, 추론된 10년 후의 수치는 -1.28 V였다. 그러므로, CTL 중에 포획된 정공들의 초기 밀도는 Δ V FB = 1.42 V를 사용하여 ~1.65 ×1012/cm2였다. Δ V FB 는 10년 경과 후에는 0.5 V가 될 수 있기 때문에, CTL 중에 보유된 정공들은 ~5.80 ×1011/cm2가 될 것이다. 포획된 정공들 중에서 ~ 65%는 10년 동안 CTL로부터 방출될 것이다.Similarly, retention characteristics of the erased state are also shown in FIG. 13 (hollow circle). During repeated electrical measurements, the memory capacitors used in the retention test were electrically decomposed. Thus, retention of the erased state was investigated on different capacitors in the same specimen. When the programming voltage (20 V) was applied for 10 seconds (ie holes were released), the initial V FB was -0.78 V. Subsequently, an erase voltage (ie, trapping holes) was applied -20 V for 10 seconds. After elimination, the initial V FB was -2.20 V and the deduced 10 years later was -1.28 V. Therefore, the initial density of the holes trapped in the CTL was ~ 1.65 × 10 12 / cm 2 by using the Δ V FB = 1.42 V. Since Δ V FB can be 0.5 V after 10 years, the holes retained during CTL will be 5.80 × 10 11 / cm 2 . ~ 65% of trapped holes will be released from CTL for 10 years.

종합하면, 본 발명에 있어서 유무기 복합 박막의 MLD는 트리메틸알루미늄과 p-페닐렌디아민을 사용하여 수행하였다. 이러한 복합 필름은 자기-제한적 성장 메커니즘을 통해 성장할 수 있었지만, 공기 중에서 매우 낮은 안정성을 보였다. 따라서, 복합층을 Al2O3 층으로 합금화하여 합금 필름을 형성함으로써 낮은 안정성을 크게 향상시켰다. 결과물로서 제조된 합금 필름은 우수한 절연특성을 나타내었다. 예를 들어, 1:4 합금 필름의 누설 전류 밀도는 1 MV/cm의 전기장에서 ~2.3×10-8 A/cm2이었고, 유전 파괴장은 ~2.9 MV/cm에서 나타났다. 1:4 합금 필름의 유전 상수는 ~6.2이었다. In summary, in the present invention, MLD of the organic-inorganic composite thin film was performed using trimethylaluminum and p -phenylenediamine. This composite film was able to grow through a self-limiting growth mechanism, but showed very low stability in air. Therefore, the composite layer was alloyed with an Al 2 O 3 layer to form an alloy film, thereby greatly improving low stability. The resulting alloy film showed excellent insulating properties. For example, the leakage current density of a 1: 4 alloy film was ˜2.3 × 10 −8 A / cm 2 at an electric field of 1 MV / cm, The dielectric breakdown field was at 2.9 MV / cm. The dielectric constant of the 1: 4 alloy film was ˜6.2.

더욱 흥미로운 점은 이러한 합금 필름이 확연한 전하 포획 거동을 나타내었다는 점이며, CTL로서 사용될 수 있는 전하 포획 특성을 나타내었다. 따라서, 유기 부분의 구조 변형에 의한 합금 필름 디자인의 융통성을 고려할 때, 본 발명에 따른 유무기 합금 필름을 이용하는 CTL은 새로운 전하 트랩 메모리의 응용을 위한 유망한 후보가 될 수 있을 것이다.More interestingly, these alloy films exhibited pronounced charge trapping behavior and exhibited charge trapping properties that could be used as CTLs. Thus, considering the flexibility of alloy film design by structural modification of organic parts, CTL using organic-inorganic alloy films according to the present invention may be a promising candidate for the application of new charge trap memories.

Claims (12)

1) 분자층 증착법에 의해서 기판 상에 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 분자층 증착법에 의해서 p-페닐렌디아민을 처리함으로써 상기 기판 상에 유무기 하이브리드 박막을 형성하는 단계; 및
2) 상기 유무기 하이브리드 박막이 형성된 기판 상에 다시 원자층 증착법에 의해서 트리메틸알루미늄을 처리하고, 질소 기체로 퍼지한 다음, 원자층 증착법에 의해서 물을 처리함으로써 상기 기판 상에 Al2O3 박막을 형성하는 단계
를 포함하는 유무기 합금 필름의 제조방법.
1) treating trimethylaluminum on the substrate by molecular layer deposition, purging with nitrogen gas, and then treating p-phenylenediamine by molecular layer deposition to form an organic-inorganic hybrid thin film on the substrate; And
2) Treating trimethylaluminum by atomic layer deposition on the substrate on which the organic-inorganic hybrid thin film is formed, purging with nitrogen gas, and treating water by atomic layer deposition, the Al 2 O 3 thin film on the substrate Forming steps
Method for producing an organic-inorganic alloy film comprising a.
제1항에 있어서, 상기 유무기 하이브리드 박막의 두께는 0.1 내지 1 nm이며, 상기 Al2O3 박막의 두께는 0.1 내지 1 nm인 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the thickness of the organic-inorganic hybrid thin film is 0.1 to 1 nm, and the thickness of the Al 2 O 3 thin film is 0.1 to 1 nm. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계를 1회 내지 5회 반복수행한 이후에, 상기 2) 단계를 1회 내지 10회 반복수행하는 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein after the step 1) is repeated once to five times, the step 2) is repeated once to ten times. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계의 반복 횟수와 상기 2) 단계의 반복 횟수 사이의 상대적 비율은 1 : 1 내지 1 : 10인 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the relative ratio between the number of repetitions of step 1) and the number of repetitions of step 2) is 1: 1 to 1:10. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계의 분자층 증착법에 있어서, 상기 트리메틸알루미늄의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s이고, 상기 p-페닐렌디아민의 투여량은 1×10-7mol/s 내지 1×10-5mol/s인 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the molecular layer deposition method of step 1), the dosage of trimethylaluminum is 1 × 10 −5 mol / s to 1 × 10 −3 mol / s, and the p-phenylenediamine The dosage is 1 × 10 -7 mol / s to 1 × 10 -5 mol / s. 제1항에 있어서, 상기 2) 단계의 원자층 증착법에 있어서, 상기 트리메틸알루미늄의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s이고, 상기 물의 투여량은 1×10-5mol/s 내지 1×10-3mol/s인 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the atomic layer deposition method of step 2), the dose of trimethylaluminum is 1 × 10 −5 mol / s to 1 × 10 −3 mol / s, and the dose of water is 1 ×. 10-5 mol / s to 1 × 10 -3 mol / s method for producing an organic-inorganic alloy film, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 1) 및 2) 단계를 포함하는 전체 단계를 1회 내지 100회 반복수행하는 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the entire step including the steps 1) and 2) is repeated 1 to 100 times. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계 및 2) 단계의 질소 기체에 의한 퍼지 과정은 0.1초 내지 10분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the purging process using nitrogen gas in steps 1) and 2) is performed for 0.1 second to 10 minutes. 제1항에 있어서, 상기 1) 단계는 100℃ 내지 400℃의 온도 및 100mTorr 내지 10Torr의 압력 조건이 유지된 분자층 증착장치 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the step 1) is performed in a molecular layer deposition apparatus maintained at a temperature of 100 ° C to 400 ° C and a pressure condition of 100 mTorr to 10 Torr. 제1항에 있어서, 상기 2) 단계는 100℃ 내지 400℃의 온도 및 100mTorr 내지 10Torr의 압력 조건이 유지된 원자층 증착장치 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the step 2) is performed in an atomic layer deposition apparatus maintained at a temperature of 100 ° C to 400 ° C and a pressure condition of 100 mTorr to 10 Torr. 제1항에 있어서, 상기 기판은 Si, 유리, 플라스틱 또는 금속 재질로 이루어진 기판인 것을 특징으로 하는 유무기 합금 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the substrate is a substrate made of Si, glass, plastic, or a metal material. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조된 유무기 합금 필름.An organic-inorganic alloy film produced by the method according to any one of claims 1 to 11.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016150759A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Basf Coatings Gmbh Process for producing flexible organic-inorganic laminates
CN106414799A (en) * 2014-06-12 2017-02-15 巴斯夫涂料有限公司 Process for producing flexible organic-inorganic laminates
KR20210056554A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 한양대학교 산학협력단 Method for selectively manufacturing a material film and Method for manufacturing a metal film
WO2023106816A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
RU2815028C1 (en) * 2022-10-25 2024-03-11 Акционерное общество "Северный пресс" (АО "Северный пресс") Method for forming protective coating for electronic equipment components

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106414799A (en) * 2014-06-12 2017-02-15 巴斯夫涂料有限公司 Process for producing flexible organic-inorganic laminates
US11685995B2 (en) 2014-06-12 2023-06-27 Basf Coatings Gmbh Process for producing flexible organic-inorganic laminates
WO2016150759A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Basf Coatings Gmbh Process for producing flexible organic-inorganic laminates
KR20170130415A (en) * 2015-03-25 2017-11-28 바스프 코팅스 게엠베하 Method for producing flexible organic-inorganic laminates
JP2018513271A (en) * 2015-03-25 2018-05-24 ビーエーエスエフ コーティングス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBASF Coatings GmbH Method for producing flexible organic-inorganic laminate
US11286561B2 (en) 2015-03-25 2022-03-29 Basf Coatings Gmbh Process for producing flexible organic-inorganic laminates
TWI782892B (en) * 2015-03-25 2022-11-11 德商巴斯夫塗料有限公司 Process for producing flexible organic-inorganic laminates
KR20210056554A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 한양대학교 산학협력단 Method for selectively manufacturing a material film and Method for manufacturing a metal film
WO2023106816A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
RU2815028C1 (en) * 2022-10-25 2024-03-11 Акционерное общество "Северный пресс" (АО "Северный пресс") Method for forming protective coating for electronic equipment components

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